تحقیقات جدید پرده از ماهیت بنیادی ذرات زیر اتمی بر می دارد

مدل استاندارد – نظریه ای که رفتار ذرات بنیادی را در هر مقیاس انرژی اندازه گیری شده توسط دانشمندان توصیف می کند – دقیق است، اما شکاف هایی را بر جای میگذارد. دانشمندان بدنبال ماهیتماده تاریک هستند؛ همچنین چگونگی نحوۀ پُر شدن کیهان از ماده و نه پاد ماده که بر اثر بیگ بنگ روی داده، سوال برانگیز است. دانشمندان به دنبال سرنخ هایی برای پاسخگویی به چنین پرسش هایی هستند و برخی به ذراتی موسوم به نوترینو متوسل می شوند. نوترینو که به ذرات شبح وار نیز معروف شده‌اند، فاقد بار الکتریکی می باشند. تریلیون ها ذره نوترینو در هر ثانیه از کنار ما عبور می کنند. گرچه از وجود نوترینو ها آگاه هستیم، اما اطلاعی از نقشی که در جهان ایفا می کنند، نداریم. علاوه بر این، اندازه گیری نوترینو کار بسیار دشواری است زیرا حداقل یک میلیون برابر سبکتر از هر ذره شناخته شده در علم هستند.

محققان دانشگاه میشیگان به موفقیت هایی در زمینه اندازه گیری این ذرات عجیب و غریب دست یافتند. این موفقیت در رصدخانه نوترینوی آیس‌کیوب(Ice Cube) در قطب جنوب حاصل آمد. یافته های این محققان در اجلاس جامعه فیزیک آمریکا در واشنگتن عرضه شده است. بر اساس تحقیقات، نوع نوترینوها در اثر جابجایی و حرکت تغییر می یابد. سه نوع مختلف نوترینو وجود دارد که هر کدام به مثابه یک ذره باردار اند.

جاشوئا هیگنایت یکی از محققان دانشگاه میشیگان گفت: « نوترینوها عادت دارند در سه نوع مختلف نوسان بکنند که ما آنها را چاشنی نامگذاری می کنیم. پس اگر نوترینویى دقیقاً ترکیبی برابر از هر دو چاشنی باشد، شاهد تصادف تعجب برانگیزی خواهیم بود یا شاید دلیل عمیق تر دیگری برای آن موجود باشد که در فیزیک ورای مدل استاندارد نهفته است.» داده های گردآوری شده از مرکز آیس‌کیوب نشان می دهد که یک گونه نوترینو می تواند دقیقاً از مقادیر یکسانی از دو چاشنی نوترینو تشکیل یابد.

پر کردن خلأ

تایس دیانگ، استادیار فیزیک و اخترشناسی ِ دانشگاه میشیگان خاطر نشان کرد: ما بعنوان فیزیکدان امیدوار بودیم ذره هیگز ما را به سمت فیزیکی سوق بدهد که در ورای مدل استاندارد نهفته است. متأسفانه، اندازه گیری های ما از ذره هیگز به هیچ سرنخی منجر نگردیده است. لذا امیدواریم با مطالعه نوترینوها به یک سری چیزها دست یابیم. مرکز واقع در قطب جنوب به شناسایی نوترینوها در دامنه ای وسیع تر از انرژی و مسافت می پردازد. ما در این راستا، روش ها و ترفندهای متنوعی را به کار خواهیم بست.

رصدخانه آیس‌کیوب در قطب جنوب، نوترینوهای ایجاد شده توسط پرتوهای کیهانی را اندازه گیری می کند که به اتمسفر زمین برخورد می کنند. این عامل منجر به تبدیل شدن یخ قطب جنوب به شناساگر منحصربفرد ذره می شود. این اندازه گیری می تواند به سوالات اساسی در خصوص ویژگی های نوترینوها پاسخ گفته و شکاف موجود در مدل استاندارد فیزیک ذرات را پر کند. گرچه اندازه گیری های محققان با نتایج آزمایشات مربوط به نوترینو های کم انرژی مطابقت دارند، اما بحث پیرامون این موضوع هنوز داغ است. به همین منظور، فیزیکدانان مرکز آیس‌کیوب به جمع آوری داده و تصحیح تحلیل هایشان ادامه خواهند داد.