انتشار این مقاله


دستاوردهای عظیم (۷۱): کشف ظواهری از نوترینوی تائو

در سال ۱۹۹۷، مجمع بین‌المللی متشکل از دانشمندان سراسر جهان در آزمایشگاه شتاب‌دهنده Fermi، اولین شواهد مستقیمی از وجود نوترینوی تائو را مشاهده کردند.

مجمع بین‌المللی از دانشمندان از دپارتمان انرژی آزمایشگاه شتاب‌دهنده Fermi اولین شواهد مستقیمی از ذره زیراتمی نوترینوی تائو را که سومین نوع نوترینو شناخته‌شده توسط فیزیکدانان اتمی است، مشاهده کردند. آن‌ها ۴ مورد از تعاملات نوترینو با هسته اتمی را گزارش کردند که موجب تولید ذره بارداری به نام لپتون تائو می‌شدند. این ذره از نشانه‌های بارز وجود یک نوترینوی تائو می‌باشد

با اینکه آزمایش‌های قبل از این شواهد غیرمستقیم فراوانی را مبنی بر وجود ذره عرضه کرده‌بود، هیچ‌کس تا آن زمان یک ذره نوترینوی تائو را به چشم ندیده‌بود. نوترینوی تائو یک ذره بی‌جرم یا نزدیک به ان است که هیچ بار الکتریکی ندارد و به ندرت با محیط اطراف حود واکنش نشان می‌دهد.

Byron Lundberg سخنگوی مرکز مشاهدات مستقیم نوترینوی تائو (DONUT)، که جمعی از ۵۴ دانشمند آمریکایی، ژاپنی،کره‌ای و یونانی است، می‌گفت:

ما در نهایت به شواهد مستقیمی از نوترینوی تائو رسیدیم که یکی از اجزای سازنده طبیعت است واکنش‌های ان با سایر ذرات مطابق با تئوری تعامل ذرات کنونی می‌باشد. اینکه فکر کنیم نوترینوی تائو وجود دارد یک طرف قضیه است ولی اینکه شاهد برخورد این ذره با هسته و تبدیل آن به لپتئن تائو باشیم، پدیده بسیار نادر است.

نوترینوی تائو، سومین نوترینو در مدل استاندارد ذرات بنیادی است، تئوری که در آن تمام گروه ذرات در ۳ نسل دسته‌بندی می‌شوند. اولین نسل نوترینوهای الکترون و نسل دوم ، نوترینوهای مون تولیدشان راحت‌تر از و تشخیص آن‌ها سخت‌تر از نوترینوهای تائو است. محققان آن‌ها را در سال ۱۹۵۶ و ۱۹۶۲ با ثبت تعاملات آن‌ها که منجبر به تولید الکترون و مون ها می‌شد، شناسایی کردند. با گدشت ۳۰ سال از ان زمان و پیشرفت تکنولوژی، محققان توانستند تولید لپتون تائو را نوتزینوهای نسل سوم مشاهده کنند.

به گفته معاون دپارتمان انرژی Bill Richardson:

آزمایشگاه fermi بار دیگر پیشگام تحقیقات فیزیک اتمی شده‌است. دپارتمان انرژی همچنان به راه خود ادمه می‌دهد تا پیشرفت‌های اساسی را در درک نوینی از ساختار بنیادی ماده، به خصوص پیشگامی در آزمایش‌ با هر سه نوترینو، پیش ببرد.

۶ دهه قبل دانشمندان اولین نوترینو را در نیروگاه Savannah کشف کردند. در سال ۱۹۶۲ دانشمندان نوترینوی دومی، نوترینوی مون، را در ازمایشگاه ملی Brookhaven کشف کردند.

در سال ۱۹۹۷، دانشمندان با استفاده از شتاب‌دهنده Tevatron آزمایشگاه Fermi، یک اشعه نوترینوی پرانرژی تولید کردند که انتظار می‌رفت در آن نوترینوی تائو یافت شود. این اشعه نوترینو از هدف DONUT که به اندازه ۳ پا ارتفاع داشت و از ورقه‌های متعدد آهن تشکیل شده‌بود که با امولوسیونی، که تعامل ذرات را ثبت می‌کرد، به هم چسبیده‌بودند. بعد از تابش، یک عدد از میان یک میلیون میلیون نوترینوی تائو تابیده‌شده، با یک هسته اتم آهن برخورد کرده و یک لپتون تائو را ایجاد کرده‌بود که اثر دم‌مانند آن به اندازه یک میلی‌متر برروی امولوسیون کارگذاشته‌شده مشهود بود. فیزیکدانان به ۳ سال کار مداوم تا لپتون تائو را ردیابی و اثر ان را هویدا کنند، که راه اصلی دستیابی به وجود اسرارآمیز نوترینوی تائو بود.

به نقل از Vittorio Paolone سخنگوی دیگر انجمن از دانشگاه Pittsburgh:

لپتون تائو ردی را بر روی امولوسیون گذاشته‌است که همانند اثر نور بر روی فیلم عکاسی است، ولی در سه بعد. علامت اصلی لپتون تائو یک اثر رد مانند به همراه پیچ‌خوردگی است که فروپاشی آن را اندکی پس از ایجادش نشان می‌دهد.

Koyu Niwa مشارکت‌کننده در DONUT از دانشگاه Nagoya، محلی که آنالیز حیاتی امولوسیون در آن صورت گرفته‌بود، به تکنولوژی منحصربفرد آزمایش اشاره کرد. محققان با استفاده از ایستگاه‌های اسکن مخصوص با دوربین‌های مبنی بر رایانه تصاویری ۳ بعدی از لایه‌های امولوسیون ایجاد کردند:

نتایج نوترینوی تائو ارزش تکنولوژی پیشرفته امولوسیون رادر زمینه‌ آزمایش‌های فیزیک اتمی تایید می‌کند و آینده امیدوارکننده‌ای را در آزمایش‌های نسل بعدی ترسیم می‌کند.

به گفته Lundberg جست‌وجو در میان تصاویر همانند یافتن سوزنی در انبار کاه بود. آزمایش DONUT بیش از ۶ میلیون واکنش احتمالی را ثبت کرد. با آنالیز سیگنال‌هایی که از ترکیبات مختلف حسگر ۵۰ پایی بدست می‌آید، تقریبا ۱۰۰۰ مورد را غربال کردند. از میان این‌ها ۴ مورد شواهد موردنیاز را فراهم کردند. 

Leon Lederman فیزیکدان که همراه با Jack Steinberger و Melvin Schwartz، به خاطر کشف نوترینوهای مون نسل دوم برنده جایزه نوبل ۱۹۸۸ شد، درباره نتیج DONUT می‌گوید: 

به عنوان فردی که در مطالعه‌ای شرکت کرده‌بود که ثابت می‌کرد دو نوع نوترینو وجود دارد، شنیدن اخبار کشف نوترینوی نوع سوم کمی مرا بهت‌زده کرده‌است. می‌توانم صدای مردم را بشنوم که غر می‌زنند که چرا در یک چیز اتفاق‌نظر ندارند. ولی اطلاعات مستقیم از نوترینوی تائو اخباری بود که شنیده شدنش فقط مسئله زمان بود؛ چون مطالعات بسیاری حول نوترینوها صورت گرفته و ۳ دهه قبل از این وجود لپتون تائو کشف شده‌بود.

محمد امین اکبرزاده


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *