الفيزيائيون يرصدون الجسيم المراوغ نيوترينو تاو

فيما يعد إنجازا بطوليا في الفيزياء عثر العلماء على أول دليل قوي على وجود نيوترينوتاو الجسيم الشبحي المراوغ ودون الذري والذي كان يعتقد أنه القطعة الناقصة الأخيرة في هيكل المادة. هذا الإنجاز الذي أعلن عنه في نهاية تموز حققه علماء في مختبر مسارع فيرمي الوطني في ضواحي شيكاغو والذي يقول فيه العالم مارتن بيرل الفيزيائي في جامعة ستانفورد والحائز على جائزة نوبل والذي كان أول من تنبأ بوجود نيوترينو تاو: إنه إنجاز هائل، لقد تم كشفه الآن وهو يتصرف بالطريقة التي توقعناها.

وقد كان هذا الإنجاز حصيلة تعاون أربعة وخمسين عالما من الولايات المتحدة واليابان وكوريا واليونان حيث عملوا في اقتفاء آثار هذا الجسيم منذ عام 1997 في مختبر فيرمي. يعد تاو واحدا من لبنات البناء الأساسية في المادة ككل فهو العضو الثاني عشر والأخير من مجموعة الجسيمات لا متناهية الدقة حسب تصنيف النموذج المعياري لفيزياء الجسيمات والتي تم إثبات وجودها تجريبيا، حيث يحاول هذا النموذج قولبة كل الجسيمات الأولية والقوى الأساسية في سياق موحد. وها قد تم الآن كشف كل مكونات النموذج بينما تبقى القوى المتبادلة بينها من الألغاز الكبرى.

يقول بيرون لندبرغ وهو فيزيائي ومتحدث باسم فريق العلماء الدولي: لدينا أخيرا دليل مباشر بأن نيوترينو تاو هو واحد من لبنات بناء الطبيعة ومن السهل التفكير بوجود نيوترينو تاو في مكان ما لكن من الصعب جدا العثور عليه تجريبيا. وقال مارتن بيرل أنه ربما تكون هناك أنواع أخرى من النيوترينو لكنها لم تكتشف أو حتى يتنبأ بها نظريا. وبالرغم من عدم وجود تطبيق مباشر لاكتشافات نيوترينوتاو فإن الفيزيائيين كانوا مبتهجين للغاية ويقول الفيزيائي الفلكي جون باهكال من جامعة برينستون ومعهد الدراسات المتقدمة: لم يشك أحد بوجود نيوترينو تاو لكن اكتشافه هو إنجاز بطولي فعلا.

تتدفق النيوترينوات في كل مكان حولنا وطوال الوقت بسرعة الضوء تقريبا وفي كل ثانية تخترق تريليونات منها أجسامنا وكل ما حولنا والكرة الأرضية نفسها، لكنها على ما يبدو من أكثر الجسيمات الأولية خجلا فهي لا تحمل شحنة كهربائية، وفي عام 1998 اكتشف العلماء في اليابان أن للنويترينو كتلة مع أنها متناهية الصغر فهي حوالي الواحد في المليون من كتلة الإلكترون وهذا الاكتشاف أرغم الفيزيائيين على إعادة النظر في ذلك الجزء من النموذج المعياري الذي يقول أن النيوترينو لا كتلة له. إنها جسيمات منفردة وبالكاد تتأثر بالعالم المحيط.

ونيوترينو تاو هو النوع الثالث وربما الأخير الذي يتم اكتشافه. وقد اكتشف النوعان السابقان وهما نيوترينو الإلكترون ونيوترينو الميون في عامي 1956 و 1962 وقد دخلت كلمة النيوترينو- وأصلها إيطالي وتعني (المتعادل الصغير)- قاموس الفيزيائيين في الثلاثينات من القرن العشرين. وفي عام 1978 أسفرت استقصاءات بيرل وزملاءه في جامعة ستانفورد عن التنبؤ بوجود مجموعة أخرى من الجسيمات دون الذرية وهي لبتونات تاو. وقد طرح هذا فرضية وجود نيوترينو آخر هو نيوترينو تاو أيضا لأن النيوترينوات هي مؤشرات على اللبتونات لكن الكشف عن نيوترينوتاو أكثر صعوبة.

وقد بدأت الحسابات الرياضية عام 1993، وفي عام 1997 وباستخدام مسارع الجسيمات حلقي الشكل في مختبر فيرمي قام العلماء بإطلاق حزمة مركزة من النيوترينوات على مجس قطره متر مكون من صفائح حديدية مطلية بمادة مستحلبة، ثم قاموا بعد ذلك بتحليل الآثار التي حدثت في الطلاء والبالغ عددها ستة ملايين. واستخدم الباحثون كاميرات فيديو موصولة بالكمبيوتر لتكوين صور ثلاثية الأبعاد لمسار الجسيمات، وقد ضيقوا مسافة البحث حيث عثروا على أربع مسارات واضحة للبتونات تاو التي يقول العلماء أنها ناتجة عن تصادم نيوترينوات تاو.

الفيزيائيون يرصدون الجسيم المراوغ نيوترينو تاو Neutrino2

وقد سميت التجربة "المراقبة المباشرة لنيوترينو تاو" واختصارها DONUT وقد احتفل الباحثون بتوزيع الكعك المحلى "دونت" في مكاتبهم. ولم تنشر نتائج البحث في المجلات العلمية لكن علماء آخرين قالوا أنهم على ثقة من النتائج. ويقول مارتن بيرل:" لأن النيوترينو ليس له شحنة فمن المستحيل اكتشافه مباشرة لكن نيوترينوات تاو تصنع لبتونات تاو والتي تنحل بسرعة كبيرة وما تعثر عليه هو آثارها". أن هذا الكشف هو الحلقة الأحدث في سلسلة من الجهود المبذولة على نطاق واسع لكشف الجسيمات الكونية الدقيقة والتي يشك العلماء بأنها ستضيف الكثير إلى المجموعة المعروفة الكبيرة جدا من الجسيمات الكونية.
المصدر www.cnn.com