در جستجویِ نوترینوهای استریل!

[∆ MeRzaD ∆]

برای دهه‌ها، تنها یک‌سوم از نوترینوهای گسیل‌شده از خورشید، که حاصل ِ برهمکنش‌های ضعیف درون خورشید هستند، توسط آشکارسازهای روی زمین آشکار‌ می‌شدند.  این پدیده را می‌شود با استفاده از مفهوم «طعمِ نوترینو»  توصیف کرد. طعم‌های مختلفِ نوترینو در واقع مخلوطی از حالت‌ها با جرم‌های متفاوت می‌باشد که اختلافِ جرمِ میانِ این حالت‌ها بسیار اندک است. نوترینوی الکترونی در طولِ سفرش از خورشید تا زمین، به نوترینوهای میون و تاو  تبدیل می‌شود. از آن جایی که آشکارسازهای نخستین نمی‌توانستند این نوترینوها را آشکارسازی کنند، در نتیجه تعدادِ کلِ نوترینوهای آشکارسازی شده کم‌تر از مقدارِ موردِ انتظارِ دانش‌مندان بود. فیزیک‌دانان گمان می‌کنند که نوسانِ طعمِ نوترینو هم‌چنین عاملِ اختلافِ کوچکی است که در شمارشِ نوترینوهای راکتورهای زمین به چشم می‌خورد. برای این‌که بتوان این تغییرات را در فواصلِ حدوداً چند متری توضیح داد، نیاز است که طعم‌های جدیدی برای نوترینو درنظر گرفته شود که جرمِ آن‌ها چند صد برابرِ حالت‌های پیشین است. این نوترینوها هم‌چنین نباید در برهمکنش‌های قابل آشکارسازی شرکت کنند.

برای یافتنِ این نوع نوترینو‌ها که به آن نوترینوهای استریل نیز گفته می‌شود، Adriana Bungau از دانشگاهِ Huddersfield از بریتانیا و هم‌کارانش در طولِ چند سال به بررسیِ واپاشیِ هسته‌ی لیتیوم پرداخته‌اند. این بررسی در مجله‌ی Physical Review Letter  به چاپ رسیده است. ایزوتوپِ ناپایدارِ لیتیوم-8 به طورِ پیوسته از برخوردِ پروتون‌های پرانرژی به درونِ یک استوانه که محتویِ برلیوم-9 و به اندازه‌ی توپِ فوتبال است، تولید می‌شوند. این استوانه توسطِ لوله‌ای از جنسِ لیتیوم-7 و به اندازه‌ی یک فریزر، احاطه شده است. در طولِ پنج سال، هسته‌های در حالِ واپاشی در حدودِ 1023 پادنوترینو تولید می‌کنند. در حدودِ یک میلیون از این پادنوترینوها با انجامِ برهم‌کنش در یک آشکار سازِ 1000 تنی، که حدوداً درفاصله‌ی 10 متری قرار دارد نشانه‌هایی از خود به‌جا می‌گذارند.

اعضایِ این تیمِ پژوهشی تخمین می‌زنند که با استفاده از این چشمه‌ی عظیمِ نوترینوهای قابلِ آشکارسازی و نیز با استفاده از اطلاعاتی که به کمکِ اندازه‌گیری ناهنجاری‌ها (anomalie)، در موردِ پارامترهای مربوط به نوترینوی استریل می‌دانیم، امکانِ مشاهده‌ی کاهشی بسیار اندک در شمارِ نوترینوهای آشکارسازی‌شده وجود دارد. میزانِ این کاهش به طور متناوب، با انرژیِ نوترینو تغییر می‌کند که این رفتار، ویژگی مشخصه‌ی نوترینوی استریل است. منظور از تغییرات، اختلافِ کمی‌ست که در شمارِ نوترینوها وجود دارد. این نوترینوها از نظرِ انرژی با هم متفاوت هستند که این انرژی جزو مشخصه‌ی نوترینوهای استریل است. این تصویر می‌بایست بینِ مدلِ تک نوترینوی استریل و مدلِ دو ‌نوترینوی استریل، تفاوت قائل شود. مدلِ دوم (دو نوترینو) سازگاریِ بهتری با داده‌های آزمایش‌گاهی دارد.