جدیدترین یافته‌ی آزمایشگاه فرمی چیست؟
مجله علمی ایلیاد - برای اولین‌بار، دانشمندان در آزمایشگاه فرمی، به‌طور دقیق واکنش‌های بین نوترینوهایی که با هسته‌های اتمی برخورد می‌کنند، اندازه‌گیری کرده‌اند. یافته‌های این مطالعه که در مجله‌ی Physical Review Letters با جزئیات ذکر شده است، خیلی از شک و تردیدهایی که باعث تضعیف مدل‌های نظری نوسانات و واکنش‌های نوترینو می‌شدند را از بین برد.
«جوشوا سپیتز» پژوهشگر آزمایشگاه فرمی و استاد فیزیک ذرات در دانشگاه میشیگان، در بیانیه‌ای خبری گفت: «مساله‌ی انرژی نوترینو بسیار مهم است، به‌طور شگرفی اندازه‌گیری انرژی نوترینو و مقدار انرژی‌ای که به اتم مورد نظر انتقال می‌دهد، کم اتفاق میافتد. در مطالعات هسته‌ها بر اساس نوترینو، اولین باری است که به این موفقیت رسیده‌ایم.»
نوترینوها دارای نیروی هسته‌ای بسیار ضعیف و بدون بار هستند. این امری است که آن‌ها را برای واکنش با هسته‌ی اتم خیلی حساس‌تر می‌کند؛ این طور است که آن‌ها می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا فعالیت‌ها و اتفاقات داخلی هسته‌های اتمی را تحلیل کنند.
پژوهشگران برای مطالعه‌ی هسته‌های اتمی از شتاب‌دهنده‌ی ذرات استفاده می‌کنند تا ذرات را با سرعت زیاد به سمت هسته‌ها برانند. برخوردی مستقیم می‌تواند هسته را از هم بشکافد و فعالیت داخلی آن را نمایان سازد. اما دانشمندان برای اینکه به‌صورت مناسب این برخورد و شکاف را تفسیر و تحلیل کنند، باید خصوصیت‌های انرژی ذره‌ی شتاب‌دهنده، یعنی نوترینوی «موآن»، را دریابند.
شتاب‌دهنده میلیون‌ها ذره‌ی ریز را به «مینی‌بون» پرتاب می‌کند که خصوصیات انرژی همه‌ی آن‌ها یکی نیست. دانشمندان چون راهی برای فیلتر کردن نوترینوهای موآن ندارند، نمی‌توانند بگویند که کدام‌یک از ذرات باعث برخوردهای اندازه‌گیری شده، می‌شوند. با این حال، سپیتز و همکارانش راه‌حلی را پیدا کرده‌اند.
نوترینوها از زوال ذراتی به اسم «کائون» تولید می‌شوند. کائون‌های در حال زوال، به نوترینوهای موآن با مقادیری از انرژی تبدیل می‌شوند. اما دانشمندان با استفاده از حفظ انرژی و اصول شتاب، تعیین کردند که نوترینوهای موآن که از زوال کائون‌های در حال استراحت درست می‌شوند، انرژی‌ای دقیقاً معادل ۲۳۶ میلیون الکترون‌ولت خواهند داشت.
«ریچارد ران دِواتر»، فیزیکدانی در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، گفت: «اغلب در فیزیک نوترینو شما انرژی نوترینوی در حال آمدن را نمی‌دانید. با اولین مشاهده توسط مینی‌بون از نوترینوهای موآن تک‌انرژی ساخته شده از پوسیدگی کائون، ما می‌توانیم جریان‌های باردار واکنش‌ها را با معاینه‌ای شناخته‌شده مطالعه کنیم که نظریه‌پردازها را قادر می‌سازد تا مدل‌های مقطعی‌شان را بهبود بخشند. این پیشرفت برای برنامه‌های آینده‌ی نوترینو محورِ کوتاه‌مدت و بلند‌مدت در آزمایشگاه فرمیلو کاری مهم است.
نوشته: بروکس های
ترجمه: هیمن یوسفی - مجله علمی ایلیاد