این «ذرات شبح» شاید دلیل وجود همه چیز باشند
یکی از بزرگ‌ترین رازهای کیهان این است که چرا من، شما، کهکشان یا در واقع خودِ جهان اصلاً وجود دارد. بر اساس اعلام سرن (CERN) — قلب تپنده‌ی تحقیقات هسته‌ای در سیاره‌ی زمین — «ذرات ماده و پادماده همیشه به صورت جفت تولید می‌شوند و اگر با یکدیگر تماس پیدا کنند، یکدیگر را نابود کرده و تنها انرژی خالص از خود به جای می‌گذارند.»
بنابراین، استدلال این است که پس از آن میکروثانیه‌های داغ و متراکم در داستان پیدایش آشوبناک جهان، نتیجه‌ی نهایی باید صرفاً انرژی خالص می‌بود. اما همان‌طور که وجود من و شما گواه آن است، چنین اتفاقی نیفتاد.
اینکه چرا در نهایت، ماده پیروز شد، ده‌ها سال است که موضوع مطالعات علمی فشرده بوده و یکی از ذراتی که می‌تواند برای گشودن این راز ۱۳.۸ میلیارد ساله حیاتی باشد، نوترینو است. مشکل اینجاست که نوترینوها با توجه به دشواری مشاهده‌شان، به هیچ وجه در این جستجو برای یافتن پاسخ‌ها همکاری نمی‌کنند. نوترینوها تقریباً بدون جرم هستند و تقریباً با هیچ چیز برهم‌کنش ندارند — در واقع، هر ثانیه، ۱۰۰ تریلیون از آنها از بدن شما عبور می‌کند، اما در تمام طول عمرتان تنها تعداد انگشت‌شماری با شما برهم‌کنش خواهند داشت (البته شما متوجه آن نخواهید شد). به زبان ساده، نوترینوها تا جایی که ممکن است به نامرئی بودن نزدیک‌اند، بدون آنکه شناسایی مستقیم آنها کاملاً غیرممکن باشد.
برای درک بهتر نوترینوها، دو آزمایش بزرگ‌مقیاس — T2K در ژاپن و NOvA در آمریکا — با یکدیگر همکاری کرده‌اند تا داده‌های خود را ترکیب و تحلیل عمیقی انجام دهند از اینکه این ذرات چگونه توانسته‌اند وجود ماده در جهان را ممکن سازند. نتایج این همکاری بی‌سابقه در مجله‌ی Nature گزارش شده است.
لیودمیلا کولوپایوا، از همکاران پروژه‌ی NOvA و یکی از نویسندگان این مطالعه، در یک بیانیه‌ی مطبوعاتی گفت: «با انجام یک تحلیل مشترک، می‌توان به اندازه‌گیری دقیق‌تری نسبت به آنچه هر آزمایش به تنهایی می‌تواند انجام دهد، دست یافت. به طور معمول، آزمایش‌ها در فیزیک انرژی‌های بالا، حتی اگر هدف علمی یکسانی داشته باشند، طراحی‌های متفاوتی دارند. تحلیل‌های مشترک به ما این امکان را می‌دهد که از ویژگی‌های مکمل این طراحی‌ها استفاده کنیم.»
در این مطالعه، دانشمندان بر روی مفهومی به نام «ترتیب جرمی نوترینو» تمرکز کردند. همان‌طور که نویسندگان اشاره می‌کنند، نوترینوها در سه حالت جرمی (ν۱، ν۲ و ν۳) وجود دارند و هر طعم نوترینو (الکترون، میون یا تاو) ترکیبی از این حالت‌ها است. هدف از ترتیب جرمی نوترینو این است که مشخص شود آیا از بین سه حالت جرمی، دو حالت سنگین و یکی سبک است یا دو حالت سبک و یکی سنگین. ترتیب جرمی «نرمال» به این معناست که دو حالت جرمی سبک و یک حالت جرمی سنگین وجود دارد، در حالی که آرایش معکوس، برعکس این حالت را نشان می‌دهد.
اگر ترتیب جرمی «نرمال» برقرار باشد، نوترینوهای میون با احتمال بیشتری به نوترینوهای الکترون تبدیل می‌شوند و همتایان پادماده‌ی آنها با احتمال کمتری این کار را انجام می‌دهند. اما در حالت معکوس، عکس این موضوع صادق است. ایده این است که اگر الگوی معکوس برقرار باشد، این امکان وجود دارد که جفت‌های ماده-پادماده، تقارن بار-زوجیت (CP) را نقض کنند. متأسفانه، این ترکیب خاص از داده‌ها ترجیح مشخصی برای هیچ‌یک از ترتیب‌های جرمی نشان نمی‌دهد، بنابراین این راز همچنان باقی است. اما توانایی این دو پروژه — که هر دو آزمایش‌های خط پایه بلند هستند — برای ترکیب داده‌هایشان، یک پیروزی بزرگ برای پیشرفت فیزیک ذرات محسوب می‌شود.
مطالب بیشتر در حوزه‌ی علم
مأموریت جدید ناسا در مریخ: این ماهواره‌های دوقلو شاید نشان دهند که سیاره‌ی سرخ چگونه اتمسفر خود را از دست داد
دانشمندان به تازگی یک راه گریز در فیزیک کوانتوم کشف کرده‌اند— و این کشف می‌تواند سرانجام قفل سفر میان‌ستاره‌ای را باز کند
نقشه‌ی شگفت‌انگیز جاده‌های باستانی دلیلی خوب به شما می‌دهد تا بیشتر به امپراتوری روم فکر کنید
دانشمندان رکورد جهانی ۱۱۲ ساله را با آشکار شدن شواهد جدید به چالش می‌کشند: «قرائت‌های رسمی با واقعیت مطابقت نداشت»
کندال مان، سخنگوی مشترک T2K و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «این یک پیروزی بزرگ برای حوزه‌ی ما بود. این نشان می‌دهد که ما می‌توانیم این آزمایش‌ها را انجام دهیم، می‌توانیم با جزئیات بیشتری به نوترینوها نگاه کنیم و می‌توانیم در همکاری با یکدیگر موفق شویم.»
شاید این مطالب هم برایتان جالب باشد
-
بایدها و نبایدهای استفاده از نوارچسب نقاشی
-
بهترین گریل‌های باربیکیو قابل حمل برای آشپزی در هر مکانی
-
آیا یک ساعت هوشمند می‌تواند عمر شما را طولانی‌تر کند؟
