در يكي از بزرگترين نتايج به دست آمده در نوع خود در بيش از يك دهه اخير، فيزيكدانان موفق به اجراي حساسترين سنجش‌هاي ممكن طي يك دهه تلاش خود براي شكار يك فرآيند فرضی و نادر مرتبط با تجزيه راديواكتيو هسته اتمي شده‌اند.
به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، به گفته محققان اين فرآيند در صورت شناسايي مي‌تواند پیامدهاي عميقي در درك دانشمندان از قوانين پايه فيزيك داشته و به حل برخي از بزرگترين اسرار جهان از جمله چرايي ميزان بيشتر ماده نسبت به ضد ماده و در نهايت وجود ماده عادي مانند سيارات، ستارگان و انسان كمك كند.
اين تجربه كه «رصدخانه غنی سازی شده زنون» 200(EXO-200) نام دارد، يك همكاري بين‌المللي ميان موسسه فناوري كاليفرنيا، دانشگاه استنفورد و آزمايشگاه ملي شتاب‌دهنده اسلاك است.
اين تجربه سختگيرانه‌ترين محدوديتها را بر طبيعت يك تجزيه دو بتايي بدون نوترينو اعمال كرده است. فيزيكدانان براي اين كار طيف محدودي از جرم‌هاي ممكن براي ذره بدون بار كوچك نوترينو را مورد استفاده قرار دادند كه به ندرت با چيزي تعامل داشته و از ميان هر چيز از سنگ گرفته تا انسان و كل سيارات با سرعت مشابه نور گذر مي‌كند.
اين تيم بين‌المللي متشكل از 80 محقق، پژوهش خود را در مجله Phycical Review Letters منتشر كرده‌اند.
در يك تجزيه دو بتايي عادي كه براي اولين با در سال 1986 مشاهده شد، دو نوترون در يك هسته اتمي ناپايدار به دو پروتون تبديل شده و در اين فرآيند دو الكترون و دو ضد نوترينو منتشر مي‌شوند؛ اما فيزيكدانان اظهار كرده‌اند كه دو نوترون نيز با انتشار دو الكترون بدون توليد هيچ گونه ضد نوترينويي قابل تجزيه به دو پروتون هستند.
يك نوترينو به طور انكارناپذيري در يك تجزيه تك بتايي توليد مي‌شود؛ از اين رو دو نوترينو كه در يك تجزيه دو بتايي بدون نوترينو توليد شده‌اند بايد يكديگر را خنثي كنند. به گفته فيزيكدانان، براي اين رويداد يك نوترينو بايد ضد ذره خود بوده و به يكي از دو نوترينو اجازه عمل به عنوان ضدنوترينو را بدهد كه نوترينوي ديگر را حذف مي‌كند.
اينكه يك نوترينو بتواند به عنوان ضدذره براي خود عمل كند، در مدل استاندارد تعريف نشده و در صورت وجود چنين فرآيندي، فيزيكدانان بايد در اين مدل تجديدنظر كنند.
اين فرآيند همچنين از كاربردهايي براي كيهان‌شناسي و شناسايي منشا ماده برخوردار است. درست پس از رويداد انفجار بزرگ، جهان از ميزان ماده و ضد ماده برابر برخوردار بوده است. با اين حال به شكلي اين تعادل از بين رفته و منجر به توليد مازاد اندكي در ماده شده كه در نهايت باعث وجود كل ماده در جهان شده است.
اين واقعيت كه نوترينو مي‌تواند ضدذره خود باشد، ممكن است از يك نقش كليدي در برهم خوردن اين تعادل برخوردار باشد.
در تجربه EXO-200 فيزيكدانان به بررسي يك استوانه مسي پر از زنون مايع 136 پرداختند كه يك ايزوتوپ ناپايدار بوده و به لحاظ نظري مي‌تواند تحت تجزيه دو بتايي بدون نوترينو قرار بگيرد.
آشكارسازهاي بسيار حساس در ديواره دو طرف استوانه قرار داشته و براي محافظت از آن از تابشهاي كيهاني ديگر تابشهاي زمينه كه قادر به آلوده‌سازي نشانه چنين تجزيه اي هستند، اين دستگاه در زير زمين در نيومكزيكو دفن شده است.
اين فرآيند بسيار نادر است. در يك تجزيه دو بتايي عادي، نيمي از يك نمونه پس از 10 به توان 21 سال تجزيه خواهد شد كه يك نيمه عمر حدود 100 ميليارد بار طولانيتر از زمان مهبانگ تاكنون خواهد بود.
يكي از اهداف اين آزمايش، اندازه‌گيري نيمه عمر فرآيند بدون نوترينو در صورت كشف آن است. در نتايج اوليه، هيچ نشانه‌اي از تجزيه دو بتايي بدون نوترينو طي هفت ماه داده‌برداري شناسايي نشده و اين عدم شناسايي منجر به رد برخي از ارزشهاي ممكن براي نيمه عمر فرآيند بدون نوترينو توسط محققان شد.
با پائين آمدن ارزش نيمه عمر، فيزيكدانان قادر به محاسبه جرم نوترينو هستند كه يكي از اسرار دیرینه جهان محسوب مي‌شود.
طبق اطلاعات جديد جرم يك نوترينو بين 0.140 تا 0.380 الكترون ولت بوده و يك الكترون بر خلاف آن حدود 500 هزار الكترون ولت است.
بيش از 10 سال پيش، تيم تجربه تجزيه دو بتايي هايدلبرگ/ مسكو طي يك بيانيه جنجالي مدعي كشف تجزيه دو بتايي بدون نوترينو با استفاده از ايزوتوپ ژرمانيوم 76 شدند. اما اكنون محققان تجربه EXO-200 اعلام كرده‌اند كه بر اساس اطلاعات جديد آنها، اين نتايج تا حد زيادي ناممكن است.
انتهاي پيام
نظرات