تناقض غريب بين التوقعات النظرية والنتائج التجريبية في مشروع بحثي رئيسي عن النيوترينو يمكن أن يكون علامة على نيوترينو “عقيم” بعيد المنال – جسيم هادئ للغاية لا يمكن اكتشافه إلا بالصمت الذي يتركه في أعقابه.
ليست هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ملاحظة الشذوذ ، إضافة إلى البيانات التجريبية السابقة التي تشير إلى شيء غريب في عالم أبحاث النيوترينو. هذه المرة تم اكتشافه خلال تجربة Baksan على التحولات المعقمة (BEST).
يمكن لإثبات لا لبس فيه على وجود النيوترينو المعقم الافتراضي أن يزود علماء الفيزياء بمرشح قوي لمصدر الطاقة الغامض للكون. مادة سوداء. من ناحية أخرى ، يمكن أن يؤدي ذلك كله إلى مشكلة في النماذج المستخدمة لوصف السلوكيات غريب الأطوار في المدرسة القديمة. النيوترينوات.
والتي ستكون أيضًا لحظة مهمة في تاريخ الفيزياء.
“النتائج مثيرة للغاية” قال فيزيائي مختبر لوس ألاموس الوطني ستيف إليوت.
“هذا بالتأكيد يعيد التأكيد على الشذوذ الذي رأيناه في التجارب السابقة. لكن ما يعنيه ليس واضحًا. هناك الآن نتائج متضاربة على النيوترينوات المعقمة. إذا كانت النتائج تشير إلى أن الفيزياء النووية أو الذرية الأساسية قد أسيء فهمها ، فسيكون ذلك مثيرًا للاهتمام أيضًا.”
على الرغم من أنها من بين أكثر الجسيمات وفرة في الكون ، فمن المعروف أن النيوترينوات يصعب التقاطها. عندما لا يكون لديك أي كتلة أو شحنة كهربائية ، وتجعل وجودك معروفًا فقط من خلال القوة النووية الضعيفة ، فمن السهل أن تتسلل عبر المواد الأكثر كثافة دون عوائق.
إن الحركة الشبحية للنيوترينو ليست فقط صفتها المثيرة للاهتمام. تتحول الموجة الكمومية لكل جسيم عندما تنزلق على طول ، وتتأرجح بين “النكهات” المميزة التي تعكس صدى الجسيمات سالبة الشحنة – الإلكترون والميون والتاو.
دراسات تذبذبات النيوترينو في مختبر الولايات المتحدة الوطني في لوس ألاموس في التسعينيات لاحظت وجود فجوات في توقيت هذا التقليب الذي أفسح المجال لنكهة رابعة ، واحدة لن تفعل مثل تموج في المجال النووي الضعيف.
في صمت ، لن يتم إبراز النكهة المعقمة للنيوترينو إلا من خلال توقف قصير في تفاعلاته.
BEST محمي من مصادر النيوترينو الكونية تحت ميل من الصخور في جبال القوقاز في روسيا. إنه يتميز بخزان مزدوج الغرفة من الغاليوم السائل الذي يجمع بصبر النيوترينوات الخارجة من نواة الكروم المشععة.
بعد قياس كمية الغاليوم التي تحولت إلى نظير الجرمانيوم في كل خزان ، تمكن الباحثون من العمل بشكل عكسي لتحديد عدد الاصطدامات المباشرة مع النيوترينوات أثناء تأرجحها من خلال نكهة الإلكترون.
على غرار “شذوذ الغاليوم” الخاص بتجربة لوس ألاموس ، قام الباحثون بحساب ما بين الخمس والربع أقل من الجرمانيوم مما كان متوقعًا ، ملمحين إلى عجز في العدد المتوقع من نيوترينوات الإلكترون.
هذا لا يعني بالتأكيد أن النيوترينوات قد تبنت لفترة وجيزة نكهة معقمة. أثبتت العديد من عمليات البحث الأخرى عن الجسيمات الشاحبة الصغيرة أنها غير مجدية ، تاركة الباب مفتوحًا أمام احتمال أن تكون النماذج المستخدمة للتنبؤ بالتحولات مضللة إلى حد ما.
هذا في حد ذاته ليس أمرا سيئا. قد يكون لتصحيحات الإطار الأساسي للفيزياء النووية تداعيات بعيدة المدى ، ومن المحتمل أن تكشف عن فجوات في النموذج القياسي مما قد يؤدي إلى تفسيرات لبعض الألغاز العظيمة المتبقية في العلم.
إذا كانت هذه بالفعل علامة على النيوترينو المعقم ، فقد يكون لدينا أخيرًا دليل على وجود مادة بكميات هائلة ، ولكنها تشكل فقط قماشة جاذبية في نسيج الفضاء.
سواء كان هذا هو مجموع المادة المظلمة أو مجرد قطعة من اللغز الخاص بها ، فإن ذلك سيعتمد على مزيد من التجارب على أكثر الجسيمات الوهمية شبحية.
تم نشر هذا البحث في رسائل مراجعة الفيزياء و الفحص البدني ج.
