تصویری جدید از «نوترینو»

جایزه نوبل فیزیک 2015 به «تاکاکی کاجیتا» از ژاپن و «آرتور مک‌دونالد» از کانادا تعلق گرفت. این دانشمندان موفق به ارائه تصویر کاملا جدیدی از نوعی ذره ریز اتمی (کوچک‌تر از اتم) به نام نوترینو شدند.

نوترینو واژه ای ایتالیایی به معنای [ذره] کوچک خنثی است. خنثی بودن این ذرات به این معنی است که با ذرات دیگر و همچنین با امواج الکترومغناطیسی به سختی بر هم کنش نشان می دهند و همین موضوع، آشکارسازی آنها را به یکی از مشکل ترین کارهای دنیای علم تبدیل کرده است.

سال 2011 دانشمندان برای آشکارسازی 16 هزار نوترینو مجبور شدند صد میلیار نوترینو را به سمت دستگاه آشکارساز شلیک کنند. در واقع برای این که مطمئن شویم یک نوترینو با یک ذره دیگر برهم کنش خواهد داشت، باید آن را از مرکز 80 میلیون خورشید عبور دهیم. از طرفی، چون ذرات نوترینو پس از فوتون (ذرات تشکیل دهنده نور) بیشترین فراوانی را میان ذرات شناخته شده در عالم دارند، شناخت ویژگی آنها تاثیر مستقیم بر نظریه های موجود در فیزیک ذرات و به دنبال آن، کیهان شناسی خواهد داشت؛ زیرا احتمال می رود نوترینوها در تشکیل هسته اولیه کهکشان ها نقش داشته باشند. آنها علاوه بر این می توانند گزینه مناسبی برای ماده تاریک باشند؛ ماده ناشناخته ای که بیش از 20 درصد محتوای عالم را تشکیل می دهد، ولی هنوز اطلاع دقیقی از ماهیت آن در دست نیست. نوترینو فاقد بار الکتریکی است و بر اثر واکنش های هسته ای در مرکز ستارگان و همچنین زنجیره های هر نوع واکنش هسته ای دیگر تولید می شود.

جرم یک نوترینو 30 میلیون مرتبه از جرم هسته اتم کمتر است و به همین علت چند سال پیش تصور می شد آنها ذراتی بدون جرم هستند. ویژگی دیگر ذرات نوترینو این است که در سه نوع مختلف به نام های میوئون، الکترون و تاو وجود دارند. دانشمندان برای اشاره به انواع مختلف نوترینو از عبارت «طعم» استفاده می کنند. باورهای موجود در فیزیک کلاسیک بر بدون جرم بودن نوترینو و تبدیل نشدن طعم های مختلف به یکدیگر تاکید می کند، ولی مطالعات کاجیتا و مک دونالد که در دو مرکز تحقیقاتی مستقل در ژاپن و کانادا انجام گرفت، نشان می دهد طعم های مختلف نوترینو قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند. مهم ترین پیامد این کشف این است که اثبات می کند نوترینوها جرم دارند؛ چراکه در غیر این صورت تبدیل آنها به یکدیگر امکان پذیر نیست. باورهای نهادینه شده در فیزیک کلاسیک که نزد فیزیکدانان با عنوان مدل استاندارد شناخته می شود و پس از آشکارسازی آخرین حلقه مفقوده آن (ذره ای به نام «بوزون هیگز» که عامل جرم دار بودن ماده است) در سال گذشته، به نظر کامل و بدون عیب و نقص می رسید، با تحقیقات این دو دانشمند با چالشی اساسی روبه رو شده است؛ چالشی که پروفسور استفان سولدنر ـ رمبولد از دانشگاه منچستر، آن را «شکافی در مدل استاندارد» می داند و معتقد است: «عصر اکتشافات شگفت انگیز در فیزیک نوترینو تازه شروع شده است.»

منبع: جام جم

تماشاخانه

کشف یک روستای ۶ هزار ساله در منطقه ۲۰ تهران / اسکلت یک دختر ۱۶ ساله با جمجه‌ای عجیب هم پیدا شد که کف خانه دفن شده بود (فیلم)