النيوتريونات تتقلص ، وهذا شيء جيد للفيزياء
في يوم الخميس ، كشف الباحثون عن القياس الأكثر دقة حتى الآن من النيوترينو ، مما قلل من الحد الأقصى الممكنة من الكتلة الشبحية للمادة التي تتخلل عالمنا. النتيجة ، المنشورة في مجلة Science ، لا يحدد الكتلة الدقيقة للنيوترينو ، فقط الحد الأعلى. لكن النتيجة تساعد في جعل علماء الفيزيائيين أقرب إلى معرفة ما هو الخطأ في النموذج القياسي المزعوم ، وأفضل ما لديهم-وإن غير مكتمل-في القوانين التي تحكم العالم دون الذري. إحدى الطرق التي يعرفها الفيزيائيون أنها ليست دقيقة تمامًا هي أنه يشير إلى أنه لا ينبغي أن يكون النيوترينو أي كتلة على الإطلاق. في المقاييس الكبرى ، فإن تعلم المزيد عن النيوتريونات سيساعد علماء الكونيات في ملء صورتهم الضبابية للكون ، بما في ذلك كيفية تجميع المجرات معًا و ما الذي يؤثر على التوسع وقال جون ويلكيرسون ، وهو فيزيائي في جامعة نورث كارولينا ، تشابل هيل ومؤلف دراسة جديدة: “إننا نبحث في محاولة لفهم سبب كوننا هنا”. “وهذا شيء قد يكون للنيوتريونات دور رئيسي فيه.” يعرف الفيزيائيون بعض الأشياء عن النيوتريونات. وهي غزير الإنتاج عبر الكون ، والتي تم إنشاؤها فعليًا في أي وقت نوى ذرية تجمع أو تمزق. لكنهم لا يحملون أي شحنة كهربائية وهم من الصعب اكتشافها.neutrinos تأتي أيضًا في ثلاثة أنواع ، يصفها الفيزيائيون كنكهات. ومن الغريب أنهم يتحولون من نكهة إلى أخرى أثناء تحركهم عبر المكان والزمان ، وهو اكتشاف معترف به من قبل جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2015. أدركت الفيزيائيون أن الآلية الأساسية التي تجعل هذه التحولات ممكنة ممكنة ، يجب أن يكون للنيوتريونات بعض الكتلة. ولكن فقط. النيوتريونات خفيفة في التفكير ، ولا يعرف الفيزيائيون السبب. قال أليكسي لوخوف ، عالم في معهد كارلسروه للتكنولوجيا في ألمانيا ، إن الكشف عن القيم الدقيقة لكتلة النيوتريونات يمكن أن يؤدي إلى “نوع من البوابة” للفيزياء الجديدة. “هذا ، في الوقت الحالي ، أفضل حد في العالم” ، قال عن قياس فريقه. استخدم Lokhov وزملاؤه Karlsruhe Tritium Neutrino ، أو Katrin ، تجربة تضييق كتلة النيوترينو. في أحد طرفي الجهاز الذي يبلغ طوله 230 قدمًا ، كان مصدر تريتيوم ، وهو نسخة أثقل من الهيدروجين مع اثنين من النيوترونات في نواةها. نظرًا لأن التريتيوم غير مستقر ، فإنه يتحلل إلى الهيليوم: يتحول نيوترون واحد إلى بروتون ، والذي يبصق إلكترونًا في هذه العملية. كما أنه يبصق على antineutrino ، توأم مضاد من النيوترينو. يجب أن يكون لدى الاثنين كتلة متطابقة. يتم تقسيم كتلة التريتيوم الأصلية بين منتجات الانحلال: الهيليوم والإلكترون و antineutrino. لا يمكن اكتشاف النيوتريونات أو antineutrinos مباشرة ، ولكن سجل مستشعر في الطرف الآخر من التجربة سجل 36 مليون إلكترون ، على مدى 259 يومًا ، من التريتيوم المتحلل. من خلال قياس طاقة حركة الإلكترون ، يمكن أن يستنتجوا بشكل غير مباشر الحد الأقصى للكتلة الممكنة للأنتيوترينو. لقد وجدت أن القيمة لا تزيد عن 0.45 إلكترونفولت ، في وحدات الكتلة المستخدمة من قبل علماء الجسيمات ، أخف مليون مرة من الإلكترون. لكن الدكتور ويلكيرسون قال إن تسمير كتلة المرء يجعل من الممكن حساب الباقي. إن القياس الأخير يدفع الكتلة المحتملة للنيوترينو أقل من الحد السابق تم تعيينه في عام 2022 من قبل تعاون كاترين ، لا يزيد عن 0.8 إلكترون. وقالت عن التجربة والاكتشاف: “إنها ما يقرب من ضعف ما يقرب من ضعف. “لدي ثقة تامة في نتائجهم”. يعمل فريق كاترين على حدود أكثر تشددًا على كتلة النيوترينو من 1000 يوم من البيانات ، والتي تتوقع جمعها بحلول نهاية العام. سيمنح ذلك الفيزيائيين المزيد من الإلكترونات لقياسه ، مما يؤدي إلى قياس أكثر دقة. وستسهم التجارب الأخرى أيضًا في فهم أفضل لكتلة النيوترينو ، بما في ذلك المشروع 8 في سياتل و تجربة نيوترينو تحت الأرض العميقة، ينتشر على مرفقان للفيزياء في الغرب الأوسط. علماء الاستخدام الذين يدرسون بنية الكون ككل ، يعتقد أنه يتأثر بمجموعة واسعة من النيوتريونات التي تغمر الكون ، لديهم قياس خاص بكتلة الجسيمات. لكن وفقًا للدكتور ويلكيرسون ، فإن الحدود التي وضعها علماء الفلك الذين يحدقون في الفراغ لا تتطابق مع ما يحسبه علماء الجسيمات في المختبر ، حيث يقومون بفحص العالم دون الذري. “هناك شيء مثير للاهتمام حقًا”. “والحل المحتمل لذلك سيكون فيزياء تتجاوز النموذج القياسي.” (tagstotranslate) Neutrinos
المصدر
