نگاهی به نوبل فیزیک 2015

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.

کد خبر: ۸۴۴۸۷۲

به گزارش جام جم آنلاین، نوترینو واژه‌ای 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 می‌دهند و همین موضوع، آشکارسازی آنها را به یکی از مشکل‌ترین 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 این‌که مطمئن شویم یک نوترینو با یک ذره دیگر برهم‌کنش خواهد داشت، باید آن را از مرکز 80 میلیون خورشید عبور دهیم. از طرفی، چون ذرات نوترینو پس از فوتون (ذرات تشکیل‌دهنده نور) بیشترین فراوانی را میان ذرات شناخته شده در عالم دارند، شناخت ویژگی آنها تاثیر مستقیم بر نظریه‌های موجود در فیزیک ذرات و به دنبال آن، کیهان‌شناسی خواهد داشت؛ زیرا احتمال می‌رود نوترینوها در تشکیل هسته اولیه کهکشان‌ها نقش داشته باشند. آنها علاوه بر این می‌توانند گزینه مناسبی برای ماده تاریک باشند؛ ماده ناشناخته‌ای که بیش از 20 درصد محتوای عالم را تشکیل می‌دهد، ولی هنوز اطلاع دقیقی از ماهیت آن در دست نیست. نوترینو فاقد بار الکتریکی است و بر اثر واکنش‌های هسته‌ای در مرکز ستارگان و همچنین زنجیره‌های هر نوع واکنش هسته‌ای دیگر تولید می‌شود.

جرم یک نوترینو 30 میلیون مرتبه از جرم هسته اتم کمتر است و به همین علت چند سال پیش تصور می‌شد آنها ذراتی بدون جرم هستند. ویژگی دیگر ذرات نوترینو این است که در سه نوع مختلف به نام‌های میوئون، الکترون و تاو وجود دارند. دانشمندان برای اشاره به انواع مختلف نوترینو از عبارت «طعم» استفاده می‌کنند. باورهای موجود در فیزیک کلاسیک بر بدون جرم بودن نوترینو و تبدیل نشدن طعم‌های مختلف به یکدیگر تاکید می‌کند، ولی مطالعات کاجیتا و مک‌دونالد که در دو مرکز تحقیقاتی مستقل در ژاپن و کانادا انجام گرفت، نشان می‌دهد طعم‌های مختلف نوترینو قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند. مهم‌ترین پیامد این کشف این است که اثبات می‌کند نوترینوها جرم دارند؛ چراکه در غیر این صورت تبدیل آنها به یکدیگر امکان‌پذیر نیست. باورهای نهادینه شده در فیزیک کلاسیک که نزد فیزیکدانان با عنوان مدل استاندارد شناخته می‌شود و پس از آشکارسازی آخرین حلقه مفقوده آن (ذره‌ای به نام «بوزون هیگز» که عامل جرم‌دار بودن ماده است) در سال گذشته، به نظر کامل و بدون عیب و نقص می‌رسید، با تحقیقات این دو دانشمند با چالشی اساسی روبه‌رو شده است؛ چالشی که پروفسور استفان سولدنر ـ رمبولد از دانشگاه منچستر، آن را «شکافی در مدل استاندارد» می‌داند و معتقد است: «عصر اکتشافات شگفت‌انگیز در فیزیک نوترینو تازه شروع شده است.»