به نظر می‌رسید کیهان تا ۳۷۹۰۰۰ سال بعد از مِهبانگ مات باشد؛ چرا که تابش زمینه‌ی کیهان، فوتون‌های رها شده‌ای هستند که فقط اطلاعات آخرین سطح پراکندگی را به دوش می‌کشند. برای کاوش عمیق‌تر کیهان نیاز به آشکار کردن ذره‌های گریزپایی چون نوترینوها است. نوترینوهای آغازین کیهان بنام نوترینوی زمینه‌ی کیهان شناخته می‌شوند که می‌توانند رازهای ثانیه‌های ابتدایی عالم را فاش کنند. این مهم نه با چشم تلسکوپ بلکه با دیدگانی از جنس تریتیوم و نه با تقابلی از نوع فوتون با ذره بلکه با برهمکنشی از نیروی هسته‌ای ضعیف ممکن است. با دیپ لوک همراه باشید…
محققان با استفاده از تریتیمِ رادیواکتیو امکان آشکارسازی سیگنال‌های تباین چگالی نوترینوهای آغازین را تا دقتی از مرتبه‌ی صد بهبود بخشیدند. انتظار می‌رود با این روش بخت مشاهده‌ی این ذرات فرار افزایش یابد.
به گفته‌ی کیهان‌شناسان، نوترینوهای آغازین کیهان یک ثانیه پس از مِهبانگ از دیگر ذرات جدا شده و در کیهان پراکنده شده‌اند. مطالعات نشان می‌دهد این ذرات می‌توانند در نزدیکی کهکشان‌ها از جمله کهکشان راه شیری به نوعی خوشه‌‌ای شوند. هنگامی که خوشه شدن نوترینوها از مقداری بیشتر شود، اختلاف چگالی آنها نسبت به محیط بیشتر شده و به اصطلاح تباین چگالی رخ می‌دهد. پیش‌بینی می‌شود سیگنال‌های تولید شده توسط این نوترینوها بر روی زمین قابل آشکارسازی باشد. اگرچه محققان مطمئن هستند که چنین سیگنال‌هایی تولید می‌شوند، اما هنوز نتوانسته‌اند آنها را در آزمایشگاه آشکارسازی کنند. تیری لازر ( Thierry Lasserre) از کارگروه انرژی اتمی و انرژی های جایگزین فرانسه به اتفاق همکارانش اخیرا برای رسیدن به این هدف قیدهای آزمایشگاهی تباین چگالی نوترینوها را بهبود بخشیده و شانس آشکارسازی این ذرات را افزایش داده‌اند.
نوترینو یک ذره بنیادیِ خنثی و بسیار سبک است که تنها با نیروی هسته‌ای ضعیف برهم‌کنش می‌کند؛ از اینرو آشکارسازی آن بسیار سخت است.
گروه لازر جهت بهبود بخشیدن به این قیدها، اندازه‌گیری‌های انجام شده در آزمایش نوترینوی تریتیوم کارلسروهه، کاترین (KATRIN)، در آلمان را مورد تجزیه تحلیل قرار دادند. کاترین یک محفظه بدون پنجره است که دویست میکروگرم تریتیوم رادیواکتیو گازی و طیف سنج‌های مختلف را در خود جای داده است. پیش‌بینی می‌شود که نوترینوهای آغازین کیهان با تریتیوم برهم‌کنش داشته و یک سیگنال الکترونی قابل مشاهده در مرز طیف واپاشی بتای تریتیوم ایجاد کنند. آزمایش کاترین دارای غلیظ‌‌‌ترین منبع تریتیوم تحقیقاتی در جهان است.
اندازه گیری طیف واپاشی بتای تریتیوم توسط کاترین در اوایل سال ۲۰۱۹ کلید خورد و در حال حاضر لازر و همکارانش در جستجوی طیفی هستند که گویای برهم کنش‌های تریتیوم و نوترینوهای آغازین کیهان باشد. اگرچه آنها تاکنون موفق به یافتن چنین سیگنال‌هایی نشده‌اند، اما توانسته‌اند دقت قیدها روی تباین چگالی نوترینوها را تا مرتبه‌ی صد بهبود ببخشند. آزمایش‌های قبلی حد بالای قید تباین چگالی را تامرتبه‌ی ده تریلیون تعیین کرده بود، این درحالیست که گروه لازر این قید را تامرتبه‌ی صد میلیارد کاهش دادند.
با وجود اینکه لازر تصدیق کرد فیزیک‌دانان هنوز چندین دهه تا مشاهده‌ی مستقیم نوتروینوهای آغازین کیهان فاصله دارند، اما گفت این پژوهش گام مهمی در راستای دستیابی به فهم نهایی فیزیک نوترینوهاست.
- منبع: physics.aps.org
گفتگو۲ دیدگاه
بسیار عالی
ممنونم از به اشتراک گذاری این مقاله جذاب
موفق باشید
بسیار بسیار ممنون .