الفضاء

ما هي جزيئات النيوترينو ولماذا لا تستطيع البشرية دراستها؟

هل تعرف ما أغلى المواد علىالضوء هو المادة المضادة؟ وفقًا للبيانات الرسمية لوكالة ناسا ، تبلغ تكلفة مليغرام واحد من البوزيترونات من هذه المادة النادرة حوالي 25 مليون دولار! في الوقت نفسه ، يصعب الحصول على المادة المضادة في المختبر بسبب حقيقة أن جميع المحاولات السابقة لإنشاء مصدر فريد للطاقة قد هُزمت. لماذا؟ يبدو أن الإجابة على هذا السؤال قد تكون مخفية في جسيمات شائعة للغاية وفي الوقت نفسه جزيئات غامضة - النيوترونات.

يمكن أن يكون النيوترينو مفتاح الحصول على المادة المضادة النقية

ما هو المادة المضادة؟

في الفيزياء ، المادة المضادة هي فقط"عكس" المسألة. الحقيقة هي أن جزيئات المادة المضادة لها دائمًا نفس كتلة نظيراتها ، بينما تمتلك خصائص "مقلوبة" مختلفة قليلاً. لذلك ، البروتونات في المادة لها شحنة موجبة ، والبروتونات المضادة لها شحنة سالبة. يمكن نظريًا إنتاج المادة المضادة في الظروف المختبرية عندما تصطدم جزيئات الطاقة العالية ، ومع ذلك ، فإن هذه الأحداث دائمًا ما تخلق أجزاء متساوية من المادة المضادة والمادة ، وعندما يتلامس جسيمان متقابلان معًا ، يتم تدمير كليهما في موجة قوية من الطاقة النقية.

انظر أيضًا: لقد أثبت الفيزيائيون أن المادة المضادة هي صورة معكوسة للمادة العادية

ما الألغاز علماء الفيزياء هو أن تقريباكل شيء في الكون ، بما في ذلك البشر ، يتكون من مادة ، وليس من أجزاء متساوية من المادة والمواد المضادة. في البحث عن الأفكار التي يمكن أن تفسر ما يمنع الكون من خلق مجرات منفصلة من المادة المضادة ، وجد الباحثون بعض الأدلة على أن الإجابة قد تكون مخفية في جزيئات شائعة جدًا ولكن تمت دراستها على نحو جيد معروفة للبشرية باسم النيوتريونات.

هل يمكن للنيوتريونات أن تتفاعل في المادة المضادة؟

من أجل أن تكون قادرة على الإجابة على الأسئلة حولطبيعة المادة المضادة ، قام فريق من الباحثين بقيادة كريستوفر موهير مؤخرًا بنشر نتائج المجموعة الأولى من التجارب التي تهدف إلى دراسة خصائص النيوترونات. لذلك ، وفقًا لخطط العلماء ، في المستقبل القريب جدًا ، يمكن إجراء تجربة خاصة للنيوترينو في أعماق البحار (DUNE) من قِبل شخص ما ، وهو إنشاء إعداد تجريبي لدراسة علوم الفيزياء والفيزياء الجسيمية.

من أجل فهم طبيعة تفاعل النيوتريونات والمواد المضادة ، يخطط العلماء لإنشاء أداة فريدة تحت الأرض تسمى DUNE

من أجل أن تكون قادرة على الإجابة على الأسئلة حولطبيعة المادة المضادة ، قام فريق من الباحثين بقيادة كريستوفر موهير مؤخرًا بنشر نتائج المجموعة الأولى من التجارب التي تهدف إلى دراسة خصائص النيوترونات. لذلك ، وفقًا لخطط العلماء ، في المستقبل القريب جدًا ، يمكن إجراء تجربة خاصة للنيوترينو في أعماق البحار (DUNE) من قِبل شخص ما ، وهو إنشاء إعداد تجريبي لدراسة علوم الفيزياء والفيزياء الجسيمية.

حاليا ، مصادمات معروفةتقوم جزيئات ، مثل مصادم هادرون الكبير في سيرن ، بإجراء تجارب على الكواركات - وهي جسيمات "تبني" البروتونات والنيوترونات في النواة الذرية. بفضل التجارب ، تم العثور على بعض الأدلة على أن المادة والمواد المضادة متماثلان حقًا. في الوقت نفسه ، تشير التجارب التي أجريت على اللبتونات - جزيئات الضوء التي تتفاعل بشكل ضعيف مع المادة ، إلى أن هذه الجسيمات يمكن أن تفسر بشكل كامل التباين العالمي للمادة القياسية والمواد المضادة.

المشكلة مع دراسة النيوتريونات هيأن مثل هذه الجزيئات الصغيرة نادرا ما تتفاعل مع الجزيئات الأخرى. إن اكتشاف هذه التفاعلات النادرة يعني أن الباحثين بحاجة إلى دراسة أعداد كبيرة من النيوتريونات على مدار فترات زمنية طويلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التدفق المستمر للميونات المتكونة نتيجة لتفاعل الأشعة الكونية في الغلاف الجوي العلوي يمكن أن يعقد اكتشاف التفاعلات النادرة بالفعل.

هذا مثير للاهتمام: كيف يعمل كاشفات النيوترينو؟

يعتقد الباحثون أنه من أجل حلمثل هذه المشكلة ، التي تهدد دراسة جزيئات النيوترينو ، نحتاج إلى النزول لمسافة كيلومتر ونصف تقريبًا داخل البلاد ، وبناء العديد من أجهزة الكشف التي يبلغ وزنها 10 أطنان وتعبئتها بالأرجون السائل من الداخل. بعد هذا مباشرة ، يقترح العلماء إطلاق شعاع النيوترينو نحو التثبيت ، والذي يجب أن يتم تصنيعه بشكل مسبق في معجل الجسيمات القريب. وفقًا لمؤلفي برنامج DUNE ، سيتم وضع هذا المرفق بحلول عام 2022 في مركز أبحاث سانفورد تحت الأرض بالقرب من شيكاغو ، وربما سيكون قادرًا على المساعدة في دراسة خصائص تفاعل النيوتريونات والمواد المضادة.

إذا أعجبك هذا المقال ، فأنا أدعوك للانضمام إلى دردشة Telegram الرسمية الخاصة بنا ، حيث يمكنك مناقشة أحدث الأخبار من عالم العلوم والتكنولوجيا الشائعة مع الأشخاص المتشابهة في التفكير.

على الرغم من أن دراسة جزيئات النيوترينوقد يستغرق أكثر من اثنتي عشرة عامًا ، يعتقد المؤلفون أن مشروع DUNE لا يمكنه الإجابة فقط على العديد من الأسئلة التي تبدو غير قابلة للذوبان من مجال الفيزياء الفلكية والرياضيات والفيزياء الجزيئية ، ولكنه قد يحتوي أيضًا على مفتاح لفهم كيف ولماذا أنت وأنا يمكن أن تظهر في عالمنا. ولكن هذا مثير بالفعل.