نوترینوها
نوترينوها: همة آنچه مي‌خواهيد درباره‌شان بدانيد
نوترينوها: همة آنچه مي‌خواهيد درباره‌شان بدانيد
"...ما در اينجا به نوترينوهايي که سريع‌تر از نور حرکت کنند، اجازه ورود نخواهيم داد"، اين گفته‌هاي يک پيشخدمت رستوران است. وي در ادامه مي‌گويد: "يک روز نوترينويي به اين رستوران آمد...". همچنان که گزارش‌هايي منتشر مي‌شود مربوط به ذراتي زيراتمي‌که سريع‌تر از نور جابه جا مي‌شوند و آرزوي سفر در زمان را زنده مي‌کنند، يک چنين شوخ‌طبع‌هايي نيز پيدا مي‌شوند. اما بهتر است بدانيد اين جابه‌جايي شتابناکِ ظاهري، تنها نکته عجيب در خصوص نوترينوها نيست.
آنها دقيقا چيستند؟
با باري خنثي و جرمي نزديک به صفر، نوترينوها مرموزترين ذرات شناخته شده هستند که بسيار به ندرت با ماده عادي واکنش مي‌دهند؛ و با سرعت گيج‌کننده چند تريليون در ثانيه، در بدن ما، ساختمان‌ها، و زمين فرومي‌روند و بيرون مي‌آيند. اولين بار وجود اين ذرات در سال 1930 توسط "ولفگانگ پائولي" پيش‌بيني شد -کسي که به خاطر کار بر روي همين مسئله، در سال 1945 جايزه نوبل فيزيك را به دست آورد. همچنين، اين ذرات در واکنش‌هاي هسته‌اي متفاوتي توليد مي‌شوند: فوزيون يا همجوشي هسته‌اي، که در خورشيد اتفاق مي‌افتد؛ فيزيون يا شکافت هسته‌اي که اين روزها توسط انسان‌ها کنترل شده و براي ساختن سلاح و ايجاد انرژي استفاده مي‌شود؛ و همچنين در خلال واپاشي‌هاي پرتوزاي درون زمين.
اگر آنها تا اين اندازه منزوي هستند، چگونه پي به وجودشان برده‌ايم؟
هرچند که نوترينوها بسيار به ندرت با ماده عادي واکنش مي‌دهند، اما گاهي اوقات با ذرات داخل اتم برخورد مي‌کنند و ردي از خود برجا مي‌گذارند که با رديابي آن مي‌توانيم موفق به شناسايي‌شان شويم. "فردريک رينز" به خاطر اولين آشکارسازي اين ذرات در سال 1956، توانست جايزه نوبل فيزيك را در سال 1995 به دست آورد.
در اکثر موارد، آزمايش‌هاي آشکارسازي در استخرهاي بزرگي از آب يا مواد روغني انجام مي‌شود. وقتي نوترينوها با الکترون‌هاي مولکول‌هاي اين آب يا روغن‌ها برخورد مي‌کنند، پرتوي از نور ساطع مي‌کنند که حسگرها قادر به آشکارسازي‌شان هستند.
يافته‌هاي اخير در کجا به دست آمده‌اند؟
اين روزها، مقادير زيادي سرمايه و مهندساني بسيار توانا براي رسيدگي به حسگرها به خدمت گرفته شده‌اند. حسگرها در اعماق زمين ساخته شده‌اند، و اين مسئله باعث ايجاد حفاظي براي آنان در برابر ذرات مضر است. براي مثال، آشکارساز اپرا، که نوترينوهاي سريع‌تر از نور را که از طرف سرن فرستاده شده بود آشکار کرد، در درون کوهستان "گرن ساسو" در ايتاليا واقع شده است. همه اين کارها به اين خاطر است که نوترينوها از چنين موانعي هم توان عبور دارند و بنابراين بايد امنيت را با بالاترين دقت رعايت کرد.
بعضي ديگر از آشکارسازها بر روي نوترينوهايي که به طور طبيعي توليد مي‌شود کار مي‌کنند. مانند آشکارساز "آنتراس" که در اعماق درياي مديترانه قرار گرفته است، يا يکي ديگر همچون "آيس‌کيوب" که در درون يخ‌هاي قطب جنوب فرورفته است.
چه نکته‌اي درباره نوترينوها جالب است؟
انزواي نوترينوها، باعث مي‌شود اهميت بالقوه آنها را ناديده بگيريم. نفوذ به ابعاد اضافي، يکي از نکات جالب درمورد نوترينوهاست. ذرات در زمينة گردش، به دو گروه تقسيم مي‌شوند: يک گروه در جهت عقربه‌هاي ساعت به دور خود مي‌چرخند يا در اصطلاح داراي "اسپينِ ساعت گرد" هستند، و گروهي ديگر که در خلاف جهت عقربه‌هاي ساعت به دور خود مي‌چرخند که در اصطلاح داراي اسپين پادساعت‌گرد هستند. نوترينوها تنها ذراتي هستند که به نظر مي‌رسد فقط داراي انواعي از گروه "اسپينِ پادساعت‌گرد" هستند. به عبارتي ديگر، گروهي از ذرات نوترينو که به صورت ساعت‌گرد به دور خود بچرخند، مشاهده نشده است. بعضي نظريه‌پردازان مي‌گويند اين مدرکي است براي ابعاد اضافي، که احتمالا ميزبان آن دسته از نوترينوهايي است که گم شده به حساب مي‌آيند.
نکته ديگري هم هست؟
همين نوترينوهاي ساعت گردِ ديده نشده، مي‌توانند نامزدي باشند براي چيستي ماده تاريک – 80 درصد از کل ماده که براي از هم نپاشيدن جهان ما لازم است. عقيده بر اين است که مقدار اين "ديگرگروهِ گم شده"، بايد بسيار بيشتر از گروه شناخته شده باشد، تا بدين‌گونه نيروي گرانشيِ مورد نظر تامين شود.
اما منظور از اين‌كه آنها چند شخصيتي و چند ماهيتي هستند چيست؟
ديگر نکته عجيب در خصوص نوترينوها، اين است که آنها مي‌توانند حداقل سه ماهيت متفاوت به خود بگيرند که عبارتند از تائو، الکترون و موئون و جالب‌تر اين‌كه مي‌توانند از يک ماهيت به ماهيت ديگري خود را تغيير دهند. تحقيقات اخير پيشنهاد مي‌کند که ممکن است روش‌هاي متفاوتي براي کنش و واکنش نوترينوها و پادنوترينوها با هم وجود داشته باشد. اين بدان‌معناست که ممکن است وقتي نوعي از نوترينو با پاد نوترينوي مشابهش واکنش مي‌دهد، در بازتوليد نوترينو، نوعي ديگر از آن توليد شود؛ که در اين صورت ممکن است توضيحي براي اين موضوع پيدا شود که چگونه اين عدم تعادلِ موجود بين ماده و پادماده، در اوايل ايجاد جهانمان به وجود آمده است.
و سوال آخر اين‌كه آيا اين ذرات، کاربرد عملي هم دارند؟
يک چندتايي و موارد بيشتر هم در دست بررسي است. بعضي از فيزيکدان‌ها اميدوارند با پيدا کردن روش‌هاي آسان‌تري براي آشکارسازي نوترينوها، رآكتورهاي هسته‌اي مخفي و غيرقانوني بر روي کره زمين را پيدا کنند. روياي ديگري که در استفاده از آنها وجود دارد و اساسي براي نوشتن يک رمان علمي‌ـ تخيلي با موضوع سيستمي ارتباطي بر مبناي نوترينوها نيز قرار گرفته، اين مسئله است که احتمالا با نوترينوها مي‌توان پيام‌ها و اطلاعات را بدون نياز به سيم، ماهواره يا وسايلي از اين قبيل، به هر نقطه از جهان منتقل کرد؛ البته واضح است که اين امر بسيار رويايي و دور از دسترس به نظر مي‌رسد. اما کاربرد ديگري که به خاطر نوترينوها به وجود آمده، مربوط مي‌شود به آشکارساز زيردريايي "آنتراس" که قابليت استفاده به عنوان تلسکوپِ رصد حيات دريايي را هم داراست. اين بدان‌سبب است که آنتراس قادر است نوري را که توسط سازواره‌ها، موجودات و باکتري‌هاي درخشان ساطع مي‌شود، به خوبي نوترينوها آشکار کند.
منبع : دانشنمد
