قد تكون الفجوة الغريبة بين التوقعات النظرية والنتائج التجريبية في مشروع بحثي حول النيوترينو علامة على النوع “العقيم” المراوغ – جسيم هادئ لا يمكن اكتشافه إلا عبر الصمت الذي يتركه.
وهذه ليست المرة الأولى التي نشهد فيها الشذوذ، إضافة إلى البيانات التجريبية السابقة التي تشير إلى شيء غريب في عالم أبحاث النيوترينو. وهذه المرة، اكتشف في تجربة Baksan على التحولات المعقمة (BEST).
ويمكن للأدلة الواضحة على النيوترينو المعقم الافتراضي أن تزود الفيزيائيين بمرشح قوي لإمداد الكون الغامض من المادة المظلمة. ومن ناحية أخرى، يمكن ببساطة أن تتوصل جميعها إلى مشكلة في النماذج المستخدمة لوصف السلوكيات الغريبة لنيوترينوات قديمة.
وهو ما قد يشكل أيضا لحظة مهمة في تاريخ الفيزياء.
ويقول ستيف إليوت، عالم الفيزياء في مختبر لوس ألاموس الوطني: “النتائج مثيرة للغاية. هذا يعيد التأكيد على الشذوذ الذي رأيناه في التجارب السابقة. لكن ما يعنيه ليس واضحا. توجد الآن نتائج متضاربة حول النيوترينوات العقيمة. إذا أشارت النتائج إلى إساءة فهم الفيزياء النووية أو الذرية الأساسية، فسيكون ذلك ممتعا للغاية”.
وعلى الرغم من تصنيفها بين أكثر الجسيمات وفرة في الكون، فمن المعروف أن النيوترينوات يصعب التقاطها. وعندما يكون لديك بالكاد كتلة، ولا شحنة كهربائية، وتجعل وجودك معروفا فقط من خلال القوة النووية الضعيفة، فمن السهل أن تتسلل عبر أكثر المواد كثافة دون عوائق
وليست الحركة الشبيهة بالأشباح للنيوترينو هي جودتها الوحيدة المثيرة للاهتمام. وتتحول الموجة الكمومية لكل جسيم أثناء انطلاقه، وتتأرجح بين “النكهات” المميزة التي تعكس صدى الجسيمات سالبة الشحنة – الإلكترون والميون والتاو.
ولاحظت الدراسات التي أجريت على تذبذبات النيوترينوات في مختبر لوس ألاموس الوطني بالولايات المتحدة في تسعينيات القرن الماضي وجود فجوات في توقيت هذا التقليب الذي ترك مجالا لنكهة رابعة، واحدة لن تحدث مثل هذا التموج في المجال النووي الضعيف.
وبعد قياس كمية الغاليوم التي تحولت إلى نظير الجرمانيوم في كل خزان، يمكن للباحثين العمل بشكل عكسي لتحديد عدد الاصطدامات المباشرة مع النيوترينوات أثناء تأرجحها من خلال نكهة الإلكترون.
وعلى غرار “شذوذ الغاليوم” الخاص بتجربة لوس ألاموس، قام الباحثون بحساب أقل من خمس إلى ربع من الجرمانيوم عما كان متوقعا، ما يشير إلى وجود عجز في العدد المتوقع من نيوترينوات الإلكترون.
وهذا لا يعني على وجه اليقين أن النيوترينوات تبنت لفترة وجيزة نكهة معقمة. وتأتي العديد من عمليات البحث الأخرى عن الجسيمات الصغيرة الباهتة فارغة الأيدي، تاركة المجال مفتوحا لاحتمال أن النماذج المستخدمة للتنبؤ بالتحولات مضللة إلى حد ما.
وهذا ليس شيئا سيئا في حد ذاته. ويمكن أن يكون للتصحيحات في الإطار الأساسي للفيزياء النووية تداعيات كبيرة، ومن المحتمل أن تكشف عن فجوات في النموذج القياسي والتي يمكن أن تؤدي إلى تفسيرات لبعض الألغاز الكبيرة المتبقية في العلوم.
وإذا كانت هذه بالفعل علامة على النيوترينو العقيم، فقد يكون لدينا أخيرا دليل على وجود مادة بكميات هائلة، ومع ذلك فإنها تشكل فقط قماشة ثقالية في نسيج الفضاء.
وسواء كان هذا هو مجموع المادة المظلمة أو مجرد قطعة من اللغز الخاص بها، فإن ذلك يعتمد على مزيد من التجارب على أكثر جسيمات الأشباح.
ونُشر هذا البحث في مجلة Physics Review Letters and Physical Review C.
المصدر: ساينس ألرت
