ه‍.ش. ۱۳۹۵ تیر ۲۸, دوشنبه

ماده چطور بر ضدماده غلبه کرد؟

از: رابرت تامپسون (گزارشگر علمی بی‌بی‌سی)

ماده چطور بر ضدماده غلبه کرد؟


فهرست مندرجات

.



حل این معما شاید در نوترینو نهفته باشد

ردیاب سوپر-کامیوکانده در ژاپن

نوترینو (به انگلیسی: Neutrino) به‌معنای «کوچک خنثی»، یک ذره‌ی بنیادی است که معمولاً با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند، از نظر الکتریکی خنثی بوده و قادر است از درون مواد تقریباً بدون هیچ برهمکنشی عبور نماید. نوترینوها دارای جرم بسیار کوچک، اما غیر صفر هستند.[۱]

این سوال که ما چرا این‌جا هستیم برای آدم‌های مختلف معانی مختلفی دارد، اما در رشته فیزیک ذرات سوالی است که شاید به یافتن جواب آن نزدیک باشیم.

نتایج آزمایشی که هفته پیش در ۲۷امین کنفرانس بین‌المللی فیزیک نوترینو و اخترفیزیک (نوترینو ۲۰۱۶) ارائه شد می‌تواند اختلاف بسیار ناچیز میان ماده و ضدماده که باعث پیدایش کیهان شد را توضیح دهد.

اگر حدود ۱۳.۸۲ میلیارد سال عقب برگردیم، جهان در نقطه شروع پیدایش یعنی مه‌بانگ (بیگ بنگ) بود.

براساس درک کنونی که با کمک فیزیک داریم، در آن‌زمان میزان ماده و ضدماده یکی بود. اما این مشکل بزرگی ایجاد می‌کند چون وقتی یک ذره از ماده به همتای ضدماده‌اش برخورد می‌کند هر دو ناپدید می‌شوند و فقط مقداری انرژی به صورت نور ساطع می‌شود.

بنابراین ما نباید این‌جا باشیم و جهان نباید حاوی چیزی جز نور باشد. اما یک‌دهم میلیاردم ماده‌ای که در مه‌بانگ تولید شد، از این تصادم جان به در برده و همین ماده باقی مانده است که همه آنچه در اطراف خود و در کیهان می‌بینیم را تشکیل می‌دهد.


از نوترینو چه می‌دانیم؟

نوترینو یک ذره‌ی بنیادی تشکیل‌دهنده‌ی کیهان است، و به عناصر ریزتر تجزیه نمی‌شود. وجود این ذره ابتدا در سال ۱۹۳۰ از سوی ولفگانگ پالی پیش‌بینی شده بود و در سال ۱۹۵۵ توسط فردریک رینز و کلاید کوان کشف شد.

قبلا تصور می‌شد که نوترینو جرم ندارد، اما اکنون سبک‌ترین ذره دارای جرم شناخته می‌شود. جرم آن ۴ میلیونیم الکترون است. نوترینو دومین ذره فراوان در کیهان است.

هر ۶۰ ثانیه یک میلیارد نوترینوی پرتاب شده از خورشید از ناحیه‌ای به اندازه ناخن دست شما رد می‌شود.

این ماده به‌راحتی از زمین رد می‌شود بی‌آن‌که به مانعی برخورد کند و برای همین اندازه‌گیری آن بسیار دشوار است.

به اصطلاح فیزیکدان‌ها سه طعم مختلف از این ذره وجود دارد:‌ نوترینوی الکترونی، نوترینوی میونی و نوترینوی تائو.


هر نوترینو یک همتای ضدنوترینو دارد

فیزیکدان‌ها برای این‌که بدانند چرا این مقدار کم ماده به‌جا مانده، در جست‌وجوی تفاوت ناچیز میان ماده و ضدماده برآمدند.

به‌نظر می‌رسد که نوترینو، یک ذره‌ی بنیادی تشکیل‌دهنده‌ی ماده که همه‌جا هست، این تفاوت را آشکار می‌کند.

نوترینو که تحقیقات مربوط به آن منجر به اعطای جایزه نوبل ۲۰۱۵ شد در سه «طعم» مختلف ظاهر می‌شود: نوترینوی الکترونی، نوترینوی میونی و نوترینوی تائو. این تغییر طعم به نوسان‌های نوترونی معروف است.

پروفسور هیروهیسا تاناکا از دانشگاه تورنتو و از دست‌اندرکاران پروژه موسوم به «توکای تا کامیوکا» (T۲K) در ژاپن در برنامه «علم در عمل» بی‌بی‌سی گفت که در این پروژه چگونه در مورد نوسان‌های نوترینو و معادل ضدماده آن تحقیق می‌شود.

«ما در ژاپن از یک شتاب‌دهنده‌ی ذرات برای تولید نوترینویی از یک نوع و پرتاب آن در عرض ژاپن در یک فاصله ۲۹۵ کیلومتری استفاده می‌کنیم. بعد این ذره در آن سوی کشور در ردیاب سوپر-کامیوکانده به‌دام می‌افتد و مطالعه می‌شود.»

وقتی این نوترینو به دستگاه ردیابی که در دل معدن متروکه کامیوکا زیر کوه‌های غرب ژاپن رسید، پروفسور تاناکا و تیم تی۲کی بررسی می‌کنند که آیا طعم هیچ کدام از ذرات ردیابی شده عوض شده است یا نه.

پروفسور تاناکا توضیح داد که سه سال قبل در همین آزمایش مشاهده شده بود که نوترینوی میونی به نوترینوی الکترونی تغییر می‌کند.

در سال ۲۰۱۴ این تیم آزمایش را عوض کرد تا بتواند ضدنوترینو را از این سوی ژاپن به آن سو پرتاب کند. پروفسور تاناکا در توضیح نتایج گفت:‌ «اولین نتایج ما حاکی‌ست که فرآیند نوترینو (نوسان نوترینویی) به دلیلی بیش از فرآیند ضدنوترینویی اتفاق می‌افند.»

این اولین نشانه است که عدم تقارن فرضی یا عدم توازن میان نوترینو و ضدنوترینو عملاً وجود دارد. با این حال اثبات این مساله نیازمند اطلاعات بیشتر است.

با این حال، آزمایش‌های مشابه در آمریکا که نتایج آن در همین کنفرانس اعلام شد موید همین تصویر است.[٢]


[] يادداشت‌ها

يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط مهدیزاده کابلی ارسال شده است.


[] پی‌نوشت‌ها

[۱]- نوترینو، از ویکی‌پدیا، دانشنامه‌ی آزاد
[٢]- رابرت تامپسون، ماده چطور بر ضدماده غلبه کرد؟ حل این معما شاید در نوترینو نهفته باشد، وب‌سایت فارسی بی‌بی‌سی (بخش دانش): پنج‌شنبه ۱۴ ژوییه ٢٠۱٦ - ٢۴ تیر ۱٣۹۵


[] جُستارهای وابسته




[] سرچشمه‌ها

وب‌‌سایت بی‌بی‌سی