⛩️ ↗️ 👬 من الصين إلى القطب الجنوبي: توحيد القوى لحل لغز كتلة النيوترينو 🤫 🐑 ☝🏾

واحدة من أكثر مشاكل الفيزياء الحديثة إثارة للاهتمام هي تحديد نظام كتلة النيوترينو. يلعب الفيزيائيون من مجموعة PRISMA + للتميز في جامعة يوهانس جوتنبرج في ماينز (JGU) دورًا رائدًا في دراسة جديدة تشير إلى أنه يمكن حل لغز ترتيب كتلة النيوترينو في النهاية في السنوات القليلة القادمة.سيحدث هذا بفضل التنفيذ المشترك لاثنين من تجارب النيوترينو الجديدة ، والتي تخضع لتحديث تطوير تجربة IceCube في القطب الجنوبي ومرصد جيانغمن تحت الأرض للنيوترينو (JUNO) في الصين. سرعان ما سيتيحون للفيزيائيين الوصول إلى بيانات أكثر حساسية وتكميلية عن نظام كتلة النيوترينو.

النيوترينوات هي حرباء بين الجسيمات الأولية.

يتم إنتاج النيوترينو من مصادر طبيعية - على سبيل المثال ، في أمعاء الشمس أو الأجسام الفلكية الأخرى - وكذلك بكميات ضخمة من محطات الطاقة النووية. ومع ذلك ، يمكنهم المرور عبر المواد العادية - مثل جسم الإنسان - دون إعاقة تقريبًا ، دون ترك أي أثر لوجودهم. هذا يعني أن هناك حاجة إلى طرق معقدة للغاية تتطلب استخدام أجهزة كشف ضخمة لمراقبة التفاعلات النادرة العشوائية التي تنطوي عليها "جزيئات الأشباح".

هناك ثلاثة أنواع مختلفة من النيوتريونات: النيوتريونات الإلكترونية والميوتونية والتاوترية. يمكن أن تختلف من نوع إلى آخر ، ويطلق العلماء على هذه الظاهرة "تذبذبات النيوترينو". يمكن تحديد كتلة الجسيمات من خلال ملاحظة الأنماط الاهتزازية. لسنوات عديدة ، حاول الفيزيائيون تحديد أي من أنواع النيوترينو الثلاثة الأخف وزناً والأكثر ثقلاً. يوضح البروفيسور مايكل وورم ، فيزيائي من مجموعة PRISMA + للتميز ، والذي يلعب دورًا مهمًا في إجراء تجربة JUNO في الصين: "نعتقد أن الإجابة على هذا السؤال ستقدم مساهمة كبيرة وستسمح لنا بجمع بيانات طويلة المدى حول انتهاك تناظر المادة والعنصر المضاد في قطاع النيوترينو. بعد ذلك ، باستخدام هذه البيانات ، نأمل أن نكتشف مرة واحدة وإلى الأبد لماذا لم تدمر المادة والمادة المضادة بعضها البعض بشكل كامل بعد الانفجار الكبير. "

التعاون العالمي مربح

تستخدم كلتا التجارب واسعة النطاق طرقًا مختلفة ومتكاملة جدًا من أجل حل لغز طلب كتلة النيوترينو. يقول البروفيسور سيباستيان بيزر من مجموعة PRISMA + ، وهو أيضًا باحث نيوترينو وأحد المشاركين الرئيسيين في تجربة IceCube: "إن النهج الواضح هو الجمع بين النتائج المتوقعة لكلتا التجربتين".

سيتم التنفيذ قبل الانتهاء من سرد طلبك. في مجلة Physical Review D ، نشر باحثون من IceCube بالتعاون مع JUNO تحليلًا مشتركًا لتجاربهم. لهذا ، قام المؤلفون بنمذجة البيانات التجريبية المتوقعة اعتمادًا على وقت القياس لكل تجربة. تختلف النتائج اعتمادًا على ما إذا كانت كتل النيوترينو في الترتيب العادي أو العكسي (المقلوب). ثم أجرى الفيزيائيون اختبارًا إحصائيًا قاموا فيه بتطبيق تحليل مشترك على النتائج المحاكاة لكلتا التجربتين. وقد كشف ذلك عن درجة الحساسية التي يمكن بها لكلتا التجربتين مجتمعة التنبؤ بالترتيب الصحيح أو بالأحرى القضاء على الترتيب الخاطئ. نظرًا لأن أنماط التذبذب الملحوظة في JUNO و IceCube تعتمد على الترتيب الفعلي لكتلة النيوترينو بطريقة محددة لكل تجربة ،الاختبار المشترك لديه قدرة مميزة أعلى بكثير من النتائج التجريبية الفردية. وبالتالي ، فإن هذا المزيج سيزيل في النهاية الترتيب غير الصحيح لكتلة النيوترينو خلال فترة القياس من ثلاث إلى سبع سنوات.

ويخلص سيباستيان بيزر إلى القول: "في هذه الحالة ، الكل أكبر حقًا من مجموع أجزائه". "لدينا هنا دليل واضح على فعالية النهج التجريبي التكميلي عندما يتعلق الأمر بحل ألغاز النيوترينو المتبقية". يضيف مايكل وورم: "لا يمكن لأي تجربة تحقيق ذلك بمفرده ، سواء كان تحديثًا لـ IceCube أو JUNO أو أي برنامج آخر تم إطلاقه حاليًا". "علاوة على ذلك ، فإنه يظهر فقط ما يمكن للفيزيائيين تحقيقه من خلال العمل معًا."

اقرأ المزيد من المقالات على قناتي في Telegram Quant (proquantum)
قناة مخصصة للفيزياء وميكانيكا الكم والفيزياء الفلكية.
اشترك ووسع معرفتك!

من الصين إلى القطب الجنوبي: توحيد القوى لحل لغز كتلة النيوترينو

النيوترينوات هي حرباء بين الجسيمات الأولية.

التعاون العالمي مربح

More articles: