ميخال ليفنشتاين، الجمعية الفلكية الإسرائيلية
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/yekum250605.html
النيوترينوات عبارة عن جسيمات صغيرة يمكنها اختراق مركز الأرض دون ترك أي همس. في كل ثانية، يهطل المليارات منها من الفضاء الخارجي صعودًا وهبوطًا.
بعض هذه الأشباح الكونية كانت موجودة في الثواني الأولى من تكوين الكون. الآن ولأول مرة، تم ملاحظة تقلبات الكثافة في أقدم النيوترينوات.
يقول روبرتو تروتا من جامعة أكسفورد: "نحن نعلم أن هناك محيطًا من النيوترينوات، ولكن ما أثبتناه هو أن هناك تموجات فيه". يوفر هذا الاكتشاف تأكيدًا إضافيًا للصورة الكونية القياسية، مثل نظرية الجسيمات الأساسية.
النيوترينوات هي جسيمات دون ذرية ليس لها شحنة كهربائية ولها كتلة صغيرة. من الصعب للغاية التعرف عليهم، لأنهم نادرا ما يتفاعلون مع بقية العالم.
وفقا للنظرية القياسية، تم إنشاء النيوترينوات بأعداد هائلة في الانفجار الكبير. هذه النيوترينوات المسماة "الخلفية" موجودة بالفعل: 2,500 منها تملأ كل بوصة مكعبة في الكون.
Trotta و Alessandro Melchiorri (Alessandro Melchiorri) من جامعة لا سبيتسيا في روما وجدوا أدلة في الماضي المبكر للكون على التجاعيد في خلفية النيوترينو. يقول سكوت دودلسون من مجموعة فيرميلاب للفيزياء الفلكية النظرية: "إن العثور على جسيمات النيوترينو التي كانت موجودة في الانفجار الكبير كان بمثابة "الكأس المقدسة" لعلم الكونيات". "وهذا دليل آخر غير مباشر."
بالإضافة إلى دعم نظرية الانفجار الكبير، توفر التموجات اختبارًا فريدًا لفيزياء النيوترينو.
فريسة بعيدة المنال
للكشف عن النيوترينوات الفردية، يستخدم العلماء أجهزة كشف ضخمة مصنوعة أحيانًا من الماء أو الجليد. تمر مليارات الجسيمات عبر مصائد الجسيمات هذه دون عوائق، ولكن في بعض الأحيان تتعثر الفريسة المراوغة وتُحاصر.
إن جسيمات النيوترينو المكتشفة بهذه الطريقة - القادمة من الشمس، أو من الإشعاع الكوني، أو من الانفجارات البعيدة - لديها طاقة أعلى بملايين المرات من جزيئات النيوترينو الأخرى الموجودة في الخلفية. أما الباقي فقد فقد معظم طاقته مع توسع الكون وتبريده، وبالتالي لا يمكن لأي كاشف اكتشافه.
ولهذا السبب بحث تروتا وملكيوري عن التأثير الذي تتركه جزيئات الخلفية على بقايا أخرى من الكون المبكر - إشعاع الخلفية الكوني.
تموجات وكتل
إن إشعاع الخلفية الكونية هو نوع من صورة الكون كما كان بعد 380,000 ألف سنة من الانفجار الكبير - ممل للغاية، بدون مجرات أو نجوم - مع تقلبات صغيرة في كثافة المادة (1 في 100,000).
تركت الارتباطات (الكتل) بصماتها على التغيرات في درجات الحرارة في إشعاع الخلفية الكونية. وسيظهر الضوء المنبعث من كتلة كثيفة -بعد رحلة مليارات السنين الضوئية- كنقطة ساخنة في إشعاع الخلفية. قام علماء الفلك بوضع خريطة تفصيلية لمثل هذه المواقع باستخدام مسبار ويلكنسون لتباين الموجات الدقيقة (WMAP) التابع لناسا في عام 2003.
على الرغم من أن كتل المادة كانت صغيرة في البداية، إلا أن الجاذبية تسببت مع مرور الوقت في تصلبها إلى حد تشكيل مجموعات المجرات والشموس وكل شيء بينهما.
تعتبر النيوترينوات لاعبًا صغيرًا نسبيًا في هذا الجزء من القصة، لأنها نادرًا ما تتفاعل مع المادة. لكن بشكل جماعي، يمكن لسحب الجاذبية للتموجات أن يؤثر على الكتل. يقول دودلسون: "لا تستطيع جسيمات النيوترينو التحدث مع المادة أو الفوتونات بشكل مباشر، لكنها يمكن أن تؤثر على إشعاع الخلفية الكونية من خلال جاذبيتها".
أظهر تروتا وملكيوري أن هناك أدلة على وجود تموجات النيوترينو في بيانات إشعاع الخلفية الكونية. في الأساس، تميل كثافة النيوترينو إلى أن تكون سلسة، لذا فإن التقلبات لا تدوم طويلاً. يقول تروتا: "عندما يتم تسوية النيوترينوات، يتم سحبها إلى داخل المادة، وبالتالي زيادة كمية الكتل الصغيرة بشكل فعال".
من الكبيرة جدًا إلى الصغيرة جدًا
إن اكتشاف التموج يخلق تعارضًا مع النظريات التي تتنبأ بتفاعلات معينة للنيوترينو غير موجودة في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. تتنبأ هذه النظريات بكثافة نيوترينو أكثر سلاسة نتيجة للتفاعلات الإضافية. وإلى حد كبير، فإن التموجات - التي كان حجمها في ذلك الوقت 100,000 ألف سنة ضوئية - تخبرنا بشيء محدد عن الفيزياء بأحجام أصغر من الذرة.
يقول تروتا: "نحن نستخدم الكون بأكمله كتجربة فيزياء الجسيمات". وأضاف أن قياس تموجات النيوترينو يعد حاليًا أفضل طريقة لدراسة هذا المجال من فيزياء النيوترينو. البحث على وشك النشر في مجلة Physical Review Letters.
للحصول على أخبار حول هذا الموضوع في Space.com
الجمعية الفلكية الإسرائيلية
يادان الفيزياء الفلكية 1 - الكون
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~172612094~~~60&SiteName=hayadan
