يتسابق العلماء لحل لغز الجسيمات القديم
إن كلمة "نادر" تصف بسخاء شديد ظاهرة تسمى "اضمحلال بيتا المزدوج عديم النيوترينو": انفجار من الانبعاثات المشعة التي يتأين فيها جسيمان من النيوترينو بعضهما البعض ويختفيان. ولملاحظة هذه الظاهرة في ذرة واحدة، سيتعين عليك الانتظار ربما تريليونات تريليونات السنين - وهي فترة أطول بكثير من عمر الكون.
وربما لا يحدث اضمحلال بيتا المزدوج عديم النيوترينوات على الإطلاق. لم يرها أحد من قبل. ومع ذلك، فإن الفيزيائيين حريصون على ملاحظة ظاهرة قد تعني أن هذه الجسيمات الرائعة، التي تسمى النيوترينوات، تشفر العديد من الأسرار الجديدة.
تحاول معظم بعثات صيد الجسيمات في الفيزياء تحديد موقع جسيمات معينة باستخدام أجهزة الكشف. لكن الهدف من البحث عن اضمحلال بيتا المزدوج الخالي من النيوترينات هو غياب الجسيمات. هذا الاضمحلال هو نسخة من عملية نووية أخرى أكثر قابلية للفهم، تسمى "اضمحلال بيتا المزدوج"، حيث تصبح الذرات المشعة لعنصر معين ذرات عنصر آخر (على سبيل المثال الزينون والباريوم)، مع إطلاق زوج من الإلكترونات وزوج من الإلكترونات. من جزيئات النيوترينو. لكن إذا كانت النيوترينوات هي جسيمات المادة المضادة الخاصة بها، كما يشتبه بعض الفيزيائيين، فإن الجسيمين يمكن أن يتأين كل منهما الآخر ويختفيان. ومن ثم، فإن التجارب سوف تلتقط جميع سمات اضمحلال بيتا المزدوج الطبيعي، فقط بدون النيوترينوات.
إذا حدث اختفاء النيوترينو في الطبيعة، فإن اكتشافه سيفتح العديد من مجالات البحث الجديدة. يقول كارتر هول، عالم الفيزياء في جامعة ميريلاند: "إن اضمحلال بيتا المزدوج عديم النيوترينو سيكون دليلاً واضحًا على وجود فيزياء جديدة". ولعل الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو الادعاء بأنه إذا كانت النيوترينوات والنيوترينوات المضادة هي بالفعل جسيمات متطابقة، فإن هذه الجسيمات لا تستمد كتلتها من بوزون هيغز، كما تفعل جميع الجسيمات الأولية الأخرى، ولكن من خلال آلية أخرى غير معروفة. مثل هذا التضاعف في جسيمات النيوترينو قد يفسر أيضًا سبب ندرة المادة المضادة في الكون.
انطلقت شرارة الأمل في عام 2001 عندما لاحظ فريق من الفيزيائيين العاملين في "تجربة هايدلبرغ-موسكو لتحلل بيتا المزدوج" ما زعم أنه اضمحلال نادر. لكن البيانات الجديدة قضت على احتمال حدوث ذلك بالفعل. مقال منشور في المجلة رسائل المراجعة البدنية في سبتمبر 2012، ذكر أن "مصفوفة كاشف الجرمانيوم" (GERDA) في إيطاليا، والتي كان من المفترض أن تؤكد ادعاء فريق هايدلبرغ-موسكو، لم تكتشف أي شيء في تجربة للكشف عن اضمحلال بيتا المزدوج الخالي من النيوترينو في تجربة ثقيلة. نظائر الجرمانيوم. ومن المتوقع أن تخضع محطة جيردا خلال عام 2014 لعملية ترقية من شأنها زيادة حساسيتها للمجالات التي ستسمح، وفقًا للعديد من الباحثين في مجال النيوترينو، باكتشاف هذه الظاهرة.
وينظر العلماء أيضًا إلى الجسيمات المنبعثة من اضمحلال الذرات المشعة الأخرى، والتي، وفقًا للنظرية، يجب أن تتضمن أيضًا اضمحلال بيتا المزدوج الأقل من النيوترينو. في عام 2012، قدم الباحثون البيانات الأولى من تجربتين جديدتين، KamLAND-Zen في اليابان وEXO-200 في نيو مكسيكو، لدراسة اضمحلال نظير معين من الزينون. حتى الآن لم يتم العثور على أي دليل على اضمحلال أقل للنيوترينو في كلتا التجربتين. ومع ذلك، وخلال البحث الطويل عن هذه الظاهرة المراوغة، والذي استمر لعقود من الزمن، فإن هذه هي المرة الأولى التي يقوم فيها الفيزيائيون بتجارب قد توصلهم إلى الهدف.
__________________________________________________________________________________________________
لمزيد من القراءة: منارات الأشباح للفيزياء الجديدة، مارتن هيرش، هاينريش فاس وارنر فورود، مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل، أغسطس-سبتمبر 2013.
تعليقات 4
أعتقد أنه من المرجح أن تكون هناك مشكلة في أجهزة الكشف
لا أعرف ما علاقة ذلك بالنيوترينوات، لكني أردت الإشارة إلى الجسيمات الأسرع من سرعة الضوء التي تم اكتشافها في التجربة التي تم رفضها، وأقول إن هذا كان من الممكن أن يحدث من موازٍ مختلف قليلاً العوالم، على سبيل المثال، عندما يستيقظ الفيزيائيون في الصباح لإجراء التجربة. وهذا هو مرجعي. بإخلاص
مقالات مثيرة للاهتمام علميا، وبعض ردود الفعل. اطلب من جميع المتحدثين التقليديين للعالم أن يتركوا علامة تشير إلى أنك قمت بزيارة الموقع. ليس لدي شك في أن النقاد، أعود دائما للقراءة.
مثيرة للاهتمام.
لكن من الناحية الإحصائية، من المرجح أن ندعي أن الكاشف لم يكتشف الجسيم نتيجة لمشكلة في الكاشف وليس بسبب عدم وجود الجسيم هناك. فكيف يمكن إثبات مثل هذا الادعاء؟ وبنفس الطريقة، يمكن أن تثبت نفس التجربة موثوقية اكتشاف أجهزة الكشف.