ميزان جذب نوترينو هاي شبح وار توسط زمين براي اولين بار اندازه گيري شد
نوترينو‌ها به غير قابل آشكار‌سازي بودن مشهور هستند. نوترينو‌ها ذرات زير اتمي هستند كه بار الكتريكي نداشته و جرم آن‌ها نزديك به صفر است. اين ذرات زير اتمي، از اتم‌ها‌ي تشكيل‌دهنده‌ي جو و ساختار زمين مي‌گذرند و به ندرت اثري از خود باقي مي‌گذارند.
اما همه‌ي نوترينو‌ها بدون اينكه اثري داشته باشند عبور نمي‌كنند. تحقيقات جديد نشان مي‌دهند كه اين ذرات پر انرژي شبه وار، مي‌توانند در مسير حركت خود متوقف شوند. اين كشف، انديشه متخصصينيه‌پردازان را شگفت‌زده نكرده است اما مي‌تواند راه جديدي براي كشف قسمت‌هاي پنهان سياره باز كند.
يك گروه بين‌المللي از محققان از سراسر جهان به نام گروه همكاري IceCube، براي اولين بار ميزان جذب نوترينو‌ها توسط زمين را اندازه‌گيري كرده اند.
اين واقعيت كه نوترينو‌ها مي‌توانند با ديگر ذرات ماده برهمكنش كنند و به‌همان صورتي كه انديشه متخصصينيه‌ها نشان مي‌دهند جذب شوند، يك كشف بزرگ نيست. در واقع مدل استاندارد ذرات بنيادي، انديشه متخصصينيه‌ي فوق‌العاده‌اي كه نشان مي‌دهد رفتار ذرات طبيعت به چه شكل است، هر چيزي كه بايد انتظار داشته باشيم را به ما مي‌گويد.
مدل استاندارد ذرات بنيادي
در حقيقت، به دام انداختن نوترينو‌ها بسيار اشكال است، در هر ثانيه ميليارد‌ها نوترينو از بدن ما عبور مي‌كنند. نوترينو‌ها به‌ميزان بسيار زياد از خورشيد به سمت زمين تابش مي‌شوند، همچنين از ديگر اجرام و پديده‌ها‌ي كيهاني گسيل مي‌شوند و تقريبا بدون هيچ مانعي به زمين مي‌رسند.
مي‌دانيم كه هر‌چه انرژي نوترينو‌ها بيشتر باشد، شانس بيش‌تري براي جذب توسط پروتون‌ها و نوترون‌ها‌ي اتم‌ها دارند. به‌گفته‌ي فرانسيس هالزن، از دانشگاه ويسكانسين- ماديسون و يكي از اعضاي گروه IceCube:
بر اين باور هستيم كه هيچ ذره‌اي به غير از نوترينو نمي‌تواند از زمين عبور كند. با اين حال، احتمال اينكه نوترينو بتواند با اتم‌ها برهمكنش كند همچنان وجود دارد و اين احتمال با افزايش انرژي نوترينو افزايش مي‌يابد.
اين احتمال برهمكنش، سطح مقطع نام دارد. در واقع اشكال اصلي اين نيست كه اطلاعات زيادي در مورد نوترينو‌ها نداريم؛ اشكال اين است كه نمي‌توانيم نوترينوهايي توليد كنيم كه انرژي كافي براي دست‌يابي به سطح مقطع قابل مطالعه را داشته باشند. شتاب‌دهنده‌ها‌ي روي زمين توانايي توليد نوترينو‌ها‌ي پر انرژي را ندارند. تنها شتاب‌دهنده‌هايي كه اين قابليت را دارند، شتاب‌دهنده‌ها‌ي كيهاني هستند. از جمله سياهچاله‌ها‌ي فوق سنگين و هسته‌ي كهكشان‌ها‌ي ستاره‌زا.
نوترينو‌ها‌ي گسيل‌شده از فضا، به همراه تابش‌ها‌ي كيهاني با سرعت بسيار بالا به سمت زمين آمده و با جو و سطح آن برخورد مي‌كنند. بنابر‌اين، محققان ۵۱۶۰ آشكار‌ساز هر كدام به‌اندازه‌ي يك توپ بسكتبال را در يك كيلومتر زير زمين در قطب جنوب زمين مستقر كرده‌اند تا شايد بتوانند نشانه‌اي از اين نوترينو‌ها‌ي پر انرژي پيدا كنند. طريقه‌ي كار آشكار‌ساز‌ها به اين صورت است: زماني كه يك نوترينوي پر انرژي با يك ذره‌ي ديگر برخورد كند، تابش بسيار خفيفي ايجاد مي‌شود كه آشكار‌ساز مي‌تواند آن را ببيند. به‌خاطر داشته باشيد كه اين يك اتفاق معمول نيست. هم اكنون كه در حال خواندن اين مقاله هستيد، ميليارد‌ها نوترينو در هر ثانيه از بدن شما عبور مي‌كنند. محققان توانسته اند ۱۰۷۸۴ فلاش نور را در طول يك سال آشكار‌سازي كنند.
محققان توانسته‌اند انرژي نوترينو‌ها را تخمين بزنند و متوجه شدند كه تعداد نوترينو‌ها‌ي پر انرژي كه از نيم‌كره‌ي شمالي به زمين مي‌رسند بسيار كمتر است. اين آشكار‌سازي به محققان اين امكان را مي‌دهد كه سطح مقطع نوترينو‌ها را در ميداني با شدت ۶.۳ تا ۹۸۰ ترا الكترون ولت (TeV) به دست آورند. براي اينكه بتوانيد تصوري از اين انرژي داشته باشيد، خوب است بدانيد كه شتاب‌دهنده‌ها‌ي ساخته‌ي انسان، مي‌توانند نوترينوهايي با حد‌اكثر انرژي تقريبا ۰.۴ ترا الكترون ولت توليد كنند. به گقته‌ي هالزن:
اميدوار بوديم كه بتوانيم فيزيك جديدي بيابيم. اما متاسفانه متوجه شديم مدل استاندار ذرات بنيادي كاملا با يافته‌ها‌ي آزمايشگاهي مطابقت دارد. به هر حال هيچ كشفي از ابعاد جديد تا به حال براي ما به دست نيامده است.
بياييد به نيمه‌ي پر ليوان نگاه كنيم. اين راه مي‌تواند به ما در فهم بيشتر از ساختار دروني زمين از جمله هسته‌ي آن كمك كند. با وجود توضيحات به‌ظاهر دقيقي كه در جزوه رايگان‌ها خوانده‌ايم، هنوز هم زمين زير پايمان در هاله‌اي از ابهام است. نوترينو‌ها همچنان بسيار معماگونه هستند و حل اين معما‌ها مي‌تواند به كشف راز‌ها‌يي در مورد جهان مانند چرايي وجود نوترينو‌ها بيانجامد. در حالي كه مي‌توانيم چشم انداز بهتري در مورد اين ذرات شبح وار پيدا كنيم، جاي نا‌اميدي نيست. اين مقاله در Nature به چاپ رسيده است.
هم انديشي ها