تقنية جديدة جامحة يمكنها أخيرًا قياس النيوترينو المراوغ: ScienceAlert

النيوترينوات هي جسيمات دون ذرية وفيرة لها دور حاسم في تكوين الكون. في البداية، كانت هذه الجسيمات التي يصعب اكتشافها تعتبر عديمة الكتلة، ويجب أن تزن شيئًا ما وفقًا للنظريات المحدثة.

بالضبط ما هو هذا القياس لم يتم تحديده تجريبيا بعد. لقد توصل فريق دولي من العلماء إلى طريقة جديدة لحل هذا اللغز الصغير.

إن معرفة كتلة النيوترينو ستكون بمثابة لحظة عظيمة للعلم، ليس أقلها المساعدة في معرفة كيف بدأ الكون المبكر لأول مرة، لكن هذه الجسيمات رفضت اللعب بشكل جيد مع أدواتنا وأجهزة الكشف الحالية.

الإجابة، كما طرحت في دراسة جديدة، يمكن أن تكمن في التتبع اضمحلال بيتا، وتحديداً في النوع المشع النادر من الهيدروجين المسمى التريتيوم. يمكن ملاحظة عملية التحلل الإشعاعي الطبيعية هذه، ومن المحتمل أن تكشف عن وزن النيوترينوات المعنية.

إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ تشغيل تلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صور في صور؛ مشاركة الويب”allowfullscreen>

“من حيث المبدأ، ومع تطور التكنولوجيا وتوسيع نطاقها، لدينا فرصة واقعية للوصول إلى النطاق اللازم لتحديد كتلة النيوترينو.” يقول الفيزيائي برنت فانديفيندر، من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني.

متى التريتيوم عند اضمحلالها، فإنها تكوّن ثلاثة جسيمات دون ذرية: أيون الهيليوم، والإلكترون، والنيوترينو. ومن خلال معرفة الكتلة الإجمالية وكتلة الجسيمات الأخرى، يأمل العلماء أن تكون الكتلة المفقودة هي كتلة النيوترينو.

يعتمد هذا النهج على ما يعرف باسم التحليل الطيفي لانبعاث إشعاع السيكلوترون أو CRES، والذي يمكنه التقاط إشعاع الميكروويف من الإلكترونات الهاربة، أثناء انتقالها عبر المجال المغناطيسي، وبالتالي استنتاج تأثيرات النيوترينو المصاحب.

“النيوترينو خفيف بشكل لا يصدق” يقول الفيزيائية تاليا فايس، من جامعة ييل. “إنه أخف من الإلكترون بأكثر من 500 ألف مرة. لذلك، عندما يتم إنشاء النيوترينوات والإلكترونات في نفس الوقت، فإن كتلة النيوترينو لها تأثير ضئيل فقط على حركة الإلكترون.”

“نريد أن نرى هذا التأثير الصغير. لذا، نحن بحاجة إلى طريقة فائقة الدقة لقياس مدى سرعة تحرك الإلكترونات.”

كريس لديه تم استخدامها من قبل في تجارب مماثلة، لكن الدراسة الأخيرة هي الأولى التي تقوم بتحليل اضمحلال بيتا التريتيوم وتحديد الحد الأعلى لكتلة النيوترينو. والأكثر من ذلك، أن CRES لديها القدرة على التوسع والتطور بشكل أفضل من أي تقنية أخرى من هذا النوع – على الرغم من أنه لا تزال هناك عقبات فنية كبيرة يجب التغلب عليها.

وكما يشير الباحثون، فإن كتلة النيوترينو أمر حيوي في الفيزياء على جميع المستويات، بما في ذلك الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات، والفيزياء الفلكية، وعلم الكونيات. وربما حتى أنه عندما نقوم بوزن هذا الجسيم، سيكون لدينا فرع جديد تمامًا من الفيزياء لنتعامل معه.

“لا أحد يفعل هذا” يقول الفيزيائية إليز نوفيتسكي، من جامعة واشنطن. “نحن لا نأخذ تقنية موجودة ونحاول تعديلها قليلاً. نحن نعيش نوعًا ما في الغرب المتوحش.”

وقد تم نشر البحث في رسائل المراجعة البدنية.