ذره شبح‌وار نوترینو رازهای بزرگ کیهان را فاش می‌کند

نوترینوها از بلوک های بنیادی کیهان اند، اما به دلیل عبور آسان از ماده، از دشوارترین ذرات برای پژوهش به شمار می روند. به گزارش ایتنا و به نقل از سای تک دیلی، دانشمندان سه گونه متمایز نوترینو را شناسایی کرده اند: الکترونی، میوئونی و تاو. درک این هویت های گوناگون می تواند جرم نوترینوها را روشن کند و به پرسش های کلیدی درباره تکامل کیهان پاسخ دهد؛ از جمله اینکه چرا ماده بر پادماده در کیهان اولیه چیره شد. زویا والاری، استادیار فیزیک دانشگاه ایالتی اوهایو، توضیح داد: نوترینوها واقعاً سرگرم کننده اند زیرا طعم شان را تغییر می دهند. تصور کنید بستنی شکلاتی بخرید، در خیابان قدم بزنید و ناگهان به نعناعی تبدیل شود؛ هر بار که حرکت می کند، دوباره تغییر می کند. این فرآیند که نوسان نوترینو نامیده می شود، هم در نوترینوهای طبیعی و هم در نمونه های آزمایشگاهی رخ می دهد. بر این اساس، پژوهشگران دو پروژه بزرگ بین المللی، آزمایش نووا (NOvA) در ایالات متحده و تی توکی (T2K) در ژاپن، نیروهای خود را یکی کردند تا این رفتار دگرگون شونده را بررسی کنند. آن ها پرتوهای نوترینویی را صدها کیلومتر فرستادند و تغییر طعم شان را در مسیر ردیابی کردند. والاری که عضوی برجسته در همکاری نووا است، اکنون در دانشگاه ایالتی اوهایو گروه پژوهشی تشکیل می دهد تا آشکارساز نوترینوی نسل بعدی را طراحی کند؛ آشکارسازی که انتظار می رود اواخر این دهه عملیاتی شود. گفتنی است، هرچند نووا و تی توکی اهداف علمی مشابهی دارند، رویکردهای متفاوتی به کار می برند. آزمایش نووا پرتو نوترینوهای میوئونی را از آزمایشگاه ملی شتاب دهنده فرمی وزارت انرژی آمریکا نزدیک شیکاگو در ایلینوی به آشکارساز دوردست در اش ریور مینه سوتا می فرستد. در مقابل، تی توکی پرتو میوئونی خود را از ساحل شرقی ژاپن شلیک می کند و در آشکارسازی در کوه های غرب این کشور اندازه گیری می کند. والاری تأکید کرد: هرچند اهداف مان یکی بود، تفاوت در طراحی آزمایش ها هنگام ترکیب داده ها اطلاعات بیشتری می افزاید؛ مجموع بیش از اجزاست . این پژوهش بر پایه کارهای پیشین استوار است که تفاوت های کوچک اما تعیین کننده در جرم انواع نوترینو را نشان داده بودند. پژوهشگران به دنبال نشانه های عمیق تری بودند که نوترینوها خارج از قوانین استاندارد فیزیک عمل می کنند. یکی از پرسش ها، تفاوت رفتار نوترینوها و پادذرات شان است؛ پدیده ای به نام نقض تقارن بار-پاریته. اگر داده های آینده این را تأیید کنند، دانشمندان به کشف چگونگی چیرگی ماده بر پادماده پس از مه بانگ نزدیک تر می شوند و کیهان از نابودی نجات یافته است. هرچند این یافته ها نقش نوترینوها در بافت کیهان را قطعی پاسخ نمی دهند، دانش درباره آن ها را افزایش می دهند. والاری می گوید: نتایج ما نشان می دهد برای پاسخ به پرسش های بنیادی به داده های بیشتری نیاز داریم. به همین دلیل ساخت آزمایش های نسل بعدی حیاتی است . بر اساس این پژوهش، ترکیب نتایج دو آزمایش اجازه داد تا پرسش های فوری فیزیک از زوایای متفاوت بررسی شوند؛ دو آزمایش با پایه ها و انرژی های متفاوت، شانس بهتری برای پاسخ نسبت به یک آزمایش تنها دارند. جان بیکوم، استاد فیزیک و نجوم دانشگاه ایالتی اوهایو، اظهار داشت: این کار به غایت پیچیده است و هر همکاری صدها نفر را دربرمی گیرد. همکاری ها معمولاً رقابتی اند؛ هم آوایی اینجا نشان دهنده اهمیت بالای موضوع است. پژوهشگران قصد دارند با ادامه همکاری نووا و تی توکی، رفتار در حال تکامل نوترینوها را مطالعه کنند و تحلیل را با داده های جدید به روزرسانی نمایند. درس های این مقاله می تواند پایه آزمایش های نوترینویی آینده را بسازد که حوزه را دگرگون خواهند کرد. والاری در پایان افزود: فیزیک ذرات فناوری های بسیاری به ما داده، اما انگیزه اصلی برای من کنجکاوی انسانی برای درک منشأ و جایگاه مان در کیهان باقی می ماند. این ذرات شبح وار که بی صدا از زمین و بدن ما می گذرند، ممکن است کلیدهایی برای بزرگ ترین رازهای هستی در دست داشته باشند؛ از نابرابری ماده و پادماده تا ساختار بنیادین واقعیت. با هر پرتو نوترینویی که شلیک می شود، بشر گامی دیگر در جهت درک کیهان اولیه برمی دارد و افق های ناشناخته را روشن می سازد.

مطلب در سایت اصلی

آخرین اخبار