من بين جميع الجسيمات الموجودة في الفضاء، فإن تلك التي تشكل ضخامة الكون هي، على وجه الخصوص، الأكثر مراوغة ويصعب اكتشافها، وتتحدى قوانين معظم الفيزياء التقليدية: النيوترينو. وهو نوع من الجسيمات الصغيرة، بحجم دون الذري، احتل مكانة مركزية في دراسة الكون لسنوات عديدة.
على عكس الكواركات أو الإلكترونات المشحونة كهربائيًا، فإن النيوترينوات عبارة عن أ متعادلة الشحنة. لكن كيف تختلف عن النيوترونات؟ حسنًا، على سبيل المثال، نادرًا ما تتفاعل النيوترينوات مع المادة، أي إنهم غير مرئيين تقريبًا. في الواقع، وجودها دقيق جدًا لدرجة أن المليارات منها تمر عبر أجسامنا باستمرار دون أن تترك أثراً. كيف يمكن أن تتفاعل هذه الجسيمات معنا كثيرًا دون أن نلاحظ وجودها؟
ما هي النيوترينوات؟
يتم تعريف النيوترينوات على أنها جسيمات أصغر من حجم الذرة. في الواقع، كتلتها صغيرة جدًا لدرجة أنه كان يُعتقد منذ فترة طويلة أنها جسيمات عديمة الكتلة. ومع ذلك، فإن هذه السمة الغريبة تسمح لهم بذلك السفر بسرعة عالية جداقريب من الضوء، دون فقدان أي طاقة على طول الطريق.
وكما لو أن ذلك لم يكن كافيًا، فإن النيوترينوات تتفاعل مع الجسيمات الأخرى من خلال القوة. ضعيف إنها إحدى القوى الأساسية الأربع التي تحكم العالم كما نعرفه (القوى الأخرى هي القوة القوية والجاذبية والقوة الكهرومغناطيسية). وأغرب ما في هذا النوع من التفاعل هو أنه، كما يوحي اسمه، ضعيف للغاية ويسبب النيوترينوات. نادرا ما يتفاعلون مع الجزيئات المتبقية.
الإلكترون: الجسيم المسؤول عن عدم ملامسة أي شيء
على عكس البروتونات والإلكترونات، النيوترينوات أنها لا توفر أي رسوم الكهرباءوهو ما يفسر سبب قدرتها على المرور عبر المادة دون أن تنحرف عن طريق المجالات الكهربائية. غالبًا ما يتم الخلط بينها وبين الكواركات، ولكن هناك سلسلة من العناصر التي تُحدث فرقًا كبيرًا بين الاثنين. على سبيل المثال، الكواركات لها شحنة كهربائية ويجب أن ترتبط بجسيمات أخرى أثناء انتقالها عبر الفضاء، في حين أن النيوترينوات لها شحنة محايدة و يمكن نقلها بحرية لأنفسهم.
كيف يتم إنتاجها؟
ولكن من أين تأتي هذه الأنواع من الجزيئات؟ كيف يتم إنتاجها؟ إن توليد النيوترينوات هو في الواقع ظاهرة يمكن أن تحدث في زوايا مختلفة من الكون. هناك واحد منهم داخل النجوم وهو جزء من عملية إنتاج الطاقة، أي الاندماج النووي. في قلبها، مثل الشمس، يتحول الهيدروجين إلى هيليوم، مما يؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من الطاقة على شكل ضوء وحرارة، إلى جانب كميات كبيرة من النيوترينوات. يسافرون عبر الفضاء ويعبرون الأرض بانتظام.
أحد مصادر إنتاج النيوترينو هو تفاعلات الاندماج داخل الشمس.
ومن الممكن أيضًا أن يتم إنشاؤها انفجارات السوبرنوفاأي في أحداث الانهيار حيث ينهي النجم حياته. في هذا الحدث العنيف، هناك انبعاث هائل من النيوترينوات، التي تنتقل بحرية عبر الفضاء. عندما حدث المستعر الأعظم 1987، الذي يقع على بعد 168 ألف سنة ضوئية من الأرض، كان انبعاث النيوترينوات كبيرًا جدًا لدرجة أنه تم التقاط التدفق بواسطة أجهزة الكشف الأرضية.
ومع ذلك، يمكن إنتاج النيوترينوات بشكل مصطنع في مختبرات من صنع الإنسان موجودة على الأرض. على سبيل المثال، هذه هي الظاهرة التي يتم فيها إنتاج النيوترينوات مسرعات الجسيمات, تصطدم عناصر معينة، مثل البروتونات، بأهداف محددة بسرعات عالية جدًا. حالة أخرى من عمليات الاضمحلال النوويمثل اضمحلال بيتا، حيث يتم إنتاج النيوترينوات مع جسيمات أولية أخرى.
البروتون: من رقائق الذهب إلى مكافحة السرطان
من الفيزياء الفلكية إلى النشاط النووي
ولعل أحد الأشياء المجهولة العظيمة المحيطة بهذه الجسيمات الغريبة:لماذا هم؟؟ ما هي الآثار المترتبة على وجودها؟ حسنًا، بعيدًا عن سمعتها المخيفة ورحلتها عبر الكون، تعد النيوترينوات بمثابة كائن حي دور مهم في فيزياء الجسيمات وفي التحقيق في الظواهر الفلكية. لذلك، توفر النيوترينوات فرصة فريدة تقريبًا لاستكشاف القوى الأساسية التي تحكم الكون، وخاصة القوة الضعيفة.
أيضا، الجسيمات الأساسية كما تأتي استكشاف وفهم المادة المظلمةوالتي تشكل ما يقرب من 27٪ من الكون. حقيقة أن النيوترينوات نادرًا ما تتفاعل مع البيئة التي نراها ونكتشفها تجعلها مرشحًا مثاليًا لتكوين المادة المظلمة. وفي الواقع، هناك بعض الأبحاث الجارية التي تبحث عن آثار للنيوترينوات التي يمكن أن تشير إلى وجود هذه المادة المظلمة.
فيرا روبن واكتشاف المادة المظلمة
يمكنهم أيضًا لعب دور مهم مراقبة الأنشطة النووية. وبهذه الطريقة، يمكن قياس اكتشاف النيوترينوات في المفاعلات النووية، بحيث يمكن أن يشير التباين في إنتاجها إلى حدوث بعض التغيير في تشغيل المفاعل. وستكون هذه الآلية أداة للمراقبة النووية والأمن النووي.
وأخيرًا، قد تساهم النيوترينوات الصادرة عن مصادر فيزيائية فلكية مثل البلازارات أو بعض الأحداث الكارثية في تحديد عمليات الطاقة أنها تحدث في الكون. على سبيل المثال، تتيح لنا النيوترينوات التي تم التقاطها بواسطة كاشف مكعبات الثلج في القارة القطبية الجنوبية الحصول على معلومات قيمة للغاية حول الظواهر الكونية العنيفة وغير المعروفة سابقًا.
