اليوم سوف نتحدث عن أكثر الجسيمات مراوغة في الطبيعة. نحن نشير إلى النيوترونات. هذه هي الجسيمات التي تم وصفها لأول مرة في ثلاثينيات القرن الماضي بطريقة نظرية من قبل عالم يركز على فيزياء الكم يُدعى Wolfgang Pauli. من الصعب جدًا اكتشاف الجسيمات لأنها بالكاد تتفاعل مع المادة العادية.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بجميع خصائص وأهمية وفضول النيوترينوات.
الملامح الرئيسية
هناك تفسير لسبب صعوبة اكتشاف هذه الجسيمات. وهي جسيمات بالكاد تتفاعل مع المادة العادية. علاوة على ذلك ، لديهم كتلة صغيرة جدًا وشحنة كهربائية محايدة ، ومن هنا جاء اسمهم. إنها جسيمات يمكن أن تواجه تفاعلات نووية ولا تتأثر. كما أنها لا تتأثر بالقوى الأخرى مثل الكهرومغناطيسية. الطرق الوحيدة للتفاعل مع النيوترينوات هي من خلال تأثير الجاذبية والتفاعل النووي الضعيف الصغير. ليس هناك شك في أنها جسيمات غريبة جدًا جذبت انتباه العديد من العلماء الذين يركزون على فيزياء الكم.
من أجل الكشف عن النيوترينوات ، سيكون من الضروري تصنيع صفيحة رصاص بسمك سنة ضوئية واحدة للتأكد من أن نصف هذه النيوترينوات التي تمر عبرها يمكن أن تصطدم من أجل احتجازها. يدعي العلماء مدى صعوبة التقاط النيوترينو. لتوضيح ذلك ، نرى أنه في كل ثانية يمر بها الوقت ، تمر عدة ملايين من هذه الجسيمات عبر كوكبنا وأنفسنا دون أن تصطدم فعليًا. كما أنهم لم يصطدموا بأي شيء خاص آخر ، رغم أن بعضهم يصطدم.
التقط النيوترينوات
يمكن توضيح النيوترينوات باللجوء إلى ميكانيكا الكم. وفقًا لهذه المبادئ ، سيكون من الضروري إنشاء صحيفة رئيسية بأبعاد (9,46 × 1012 كم لتكون قادرة على التقاط نصف النيوترينوات التي تمر عبرها. على الرغم من مدى مراوغة النيوترينوات اليوم ، لدينا العديد من المراصد القادرة على اكتشافها. يُعرف أحد هذه المراصد باسم Super-Kamiokande الياباني وهو آلة حقيقية. يقع المرصد في هيدا ، أكبر جزيرة في أرخبيل اليابان.
تم بناء سوبر كاميوكاندي داخل منجم بعمق كيلومتر واحد. ويبلغ ارتفاع هذا المرصد 40 مترا وعرضه 40 مترا. هذا المجلد مشابه لمبنى مكون من 15 طابقًا. عليك فقط أن ترى حجم المرصد المطلوب لجعله من الكتان لفهم صعوبة اكتشافها.
داخل المرصد لا نجد أكثر ولا أقل من 50.000 طن من المياه مع فقر مدقع محاط بـ 11.000 أنبوب مضخم ضوئي. هذه المضاعفات الضوئية هي نوع من أجهزة الاستشعار التي تسمح لنا برؤية النيوترينوات أثناء مرورها عبر كوكبنا. ليس الأمر أنه يمكنك رؤية هذه النيوترينوات مباشرة ، ولكن يمكنك رؤية إشعاع Cherenkov الذي تولده عند المرور عبر الماء. الماء مادة موصلة وسائل يعتبر مذيبًا عالميًا. بفضل خصائص الماء ، يمكننا أن نرى الإشعاع الذي تطلقه النيوترينوات عندما تمر من خلاله.
فضول النيوترينو
الأمر الأكثر إثارة للفضول في كل هذه الحداثة هو أن العلماء يعملون داخل هذا المرصد وقاموا بعدة اكتشافات أحد هذه الاكتشافات هو أنه باستخدام كمية أقل من الماء ومياه نقية أقل ، يمكنك مراقبة النيوترينوات التي تتكرر على مسافة أكبر. ذلك بالقول، تأتي هذه النيوترينوات التي يمكن ملاحظتها في هذا النوع من الماء من مستعر أعظم قديم.
الشوائب التي تضاف إلى الماء لتكون قادرة على تصور هذه النيوترينوات هي الجادولينيوم. إنه عنصر كيميائي ينتمي إلى مجموعة الأرض النادرة التي لها تأثير على الاندماج في الماء. يزيد هذا التأثير بشكل كبير من حساسية الكاشف ليكون قادرًا على تصور مرور النيوترينوات. أضاف الباحثون العاملون في هذا المرصد 13 طنًا من مركب يتكون من الجادولينيوم إلى مياه عالية النقاء. وهذا يجعل التركيز الكلي لهذا العنصر في المحلول العام 0.01٪. هذا التركيز ضروري لتتمكن من تضخيم إشارة النيوترينوات الأضعف وبالتالي تكون قادرة على مراقبتها.
أهمية
يمكنك التفكير في سبب بذل العلماء كل هذا الجهد لدراسة المزيد من الاهتمام الخاص. وعلى الرغم من أننا لا نصدقها ، إلا أنها أداة أساسية يمكنها تزويدنا بكمية كبيرة من المعلومات حول المستعرات الأعظمية. المستعرات الأعظمية هي الانفجارات العنيفة التي تحدث في تلك النجوم غير القادرة بالفعل على تحمل الضغط الناجم عن انحطاط الإلكترونات. هذه المعرفة ضرورية لمعرفة المزيد عن بنية الكون.
تتحرك النيوترينوات بسرعة كبيرة قريبة جدًا من سرعة الضوء. نحن نعلم أنه لا يوجد جسم لديه كتلة يمكنه التحرك بسرعة الضوء. لذلك ، يشير هذا إلى أن النيوترينوات لها كتلة. بفضل هذا ، يمكن أيضًا تفسير سلسلة من تفاعلات الجسيمات الأولية. إن أهمية وجود النيوترينوات الأكثر ملاءمة هي أهمية هائلة. هذا يعني أن النيوترينوات التي لها كتلة لا تتناسب مع النموذج القياسي للجسيمات التي نوقشت في الفيزياء النظرية. إن نموذج فيزياء الكم الكلاسيكي عفا عليه الزمن ويتعين إجراء بعض التغييرات ، وتتزايد موانئ المعرفة.
حقيقة أن النيوترينوات لها كتلة تفسر أشياء كثيرة. ضع في اعتبارك أن نموذج فيزياء الكم يحتوي على ما بين 14 و 20 معيارًا تعسفيًا وهو نموذج غير فعال للعلم الحالي. كما ترون ، للنيوترينوات أهمية كبيرة في عالم فيزياء الكم ومعرفة الكون.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول ماهية النيوترينوات وخصائصها وأهميتها لعالم العلوم وعلم الفلك.