نوترينوها نمونه اى از عالم اشباح

نوترينوها نمونه اى از عالم اشباح
در جست وجوي اشباح، فردريك راينز (1998 - 1918) و كلايد كوان (1974 - 1919)
هم اكنون كه در حال خواندن اين مطلب هستيد، در هر ثانيه، ميلياردها نوترينو در حال عبور از بدن شما هستند. اغلب اين ذرات شبح گون كه به ما مي رسند، در واكنش هاي گرماهسته اي كه در قلب خورشيد انجام مي شود، توليد شده اند.
اين نوترينوها از خورشيد به تمامي جهت هاي پهنه كيهان گسيل مي شوند و هيچ چيز جلودار آنها نيست. نوترينوهايي كه در مسير حركت خود به سياره ما مي رسند، از يك طرف وارد كره زمين شده و به راحتي از طرف ديگر آن بيرون مي روند، گويي كه هيچ چيز در مسير حركت آنها نبوده است. محاسبه ها نشان مي دهند كه حتي يك سپر فرضي سربي به ضخامت يك سال نوري هم نمي تواند بيش از نيمي از اين نوترينوهاي خورشيدي را متوقف كند. وجود نوترينو براي نخستين بار در سال 1930 توسط ولفگانگ پائولي پيش بيني شده بود.
داستان از اين قرار بود كه نتايج آزمايش هاي صورت گرفته بر روي واپاشي بتا، با قوانين مشهور پايستگي انرژي و تكانه جور درنمي آمد. پائولي بر اين باور بود كه نقض ظاهري اين دو قانون بدان علت است كه در واپاشي بتا، ذره اي شبح مانند نيز توليد مي شود كه بدون آنكه با هيچ يك از دستگاه هاي آشكارساز ما برهم كنشي داشته باشد، مقداري از انرژي و تكانه واكنش را با خود مي برد.
رفتار شبح مانند اين ذرات، به دام انداختن آنها را براي فيزيكدان ها غيرممكن كرده بود تا نهايتاً 25 سال بعد، دو فيزيكدان به نام هاي فردريك راينز (Frederick Reines) و كلايد كوان (Clyde Cowan) موفق شدند با كمك گروه تحقيقاتي تحت سرپرستي خود، تعدادي از اين ذرات گريزپا را صيد كنند. دستاورد راينز و كوان، گام مهمي در شناخت فيزيك نوترينوها محسوب مي شد.
اين دستاورد، راه را براي توسعه سيستم هاي آشكارساز نوترينو باز كرد. با توسعه چنين سيستم هايي مشخص شد كه نوترينوها علاوه بر قلب خورشيد و ستارگان، در انفجارهاي عظيم ابرنواختري نيز به ميزان بسيار فراوان ايجاد مي شوند. در واقع بيش از 99 درصد انرژي خارق العاده اين انفجارهاي كيهاني توسط نوترينوها حمل مي شود. امروزه مي دانيم كه نوترينو، يكي از فراوان ترين ذرات جهان است به طوري كه به ازاي هر پروتون، چيزي در حدود يك ميليارد نوترينو در جهان وجود دارد.
با توجه به اهميت بسيار زياد دستاورد راينز و كوان، جايزه نوبل 1995 فيزيك مشتركاً به آنها اهدا شد. (البته كوان در آن زمان زنده نبود ولي نام او در فهرست دريافت كنندگان اين جايزه بزرگ علمي قرار گرفت.) از زمان آشكارسازي اولين نوترينوها تا به امروز، دستگاه هاي آشكارساز نوترينو، روزبه روز پيچيده تر و كامل تر شده اند، تا جايي كه امروزه رصدخانه هاي عظيم نوترينو را حتي در زير يخ هاي قطبي و يا اعماق درياها نيز نصب مي كنند. در سايه تلاش هاي اين فيزيكدانان، شگفتي هاي بيشتري از ويژگي هاي اسرارآميز نوترينوها بر بشر آشكار شده است. اكنون مي دانيم كه 3 نوع نوترينو در جهان وجود دارد و اينكه نوترينوها برخلاف تصور اوليه، فاقد جرم نيستند بلكه جرم اندكي دارند. اما تمامي اين ويژگي ها، ارتباط تنگاتنگي با بنيادي ترين نظريات موجود در مورد ذرات بنيادي و كيهان شناسي دارند.