مترجم: فرید احسانلو
منبع:راسخون



 

در سال 1996 شواهدی به دست آمده بود كه احتمال جرم‌دار بودن نوترینو را تقویت می‌كند. داده‌هایی كه از آشكارگر سوسوزن مایع نوترینو در لوس‌آلاموس به دست آمده شامل 22 رویداد است كه در آن ظاهراً نوترینویی با یك طعم تغییر شكل یافته و به طعم دیگری تبدیل شده است. فیزیك متعارف فقط چهار یا پنج مورد از این رویدادها را توضیح می‌دهد. سرراست‌ترین توضیحی كه برای بقیه رویدادها وجود دارد نوسان نوترینو است، كه در آن نوترینو، بدون شركت در هیچ بر هم‌كنشی، به نوترینویی با طعم دیگری تبدیل می‌شود. اما نظریه پیش بینی می‌كند كه نوسان نوترینو فقط در صورتی ممكن است كه جرم نوترینوهای سه طعم شناخته شده – الكترون، میون و تاؤ – با یكدیگر متفاوت باشد. طبق مدل استاندارد فیزیك ذرات، نوترینوها بی‌جرم‌اند. اما بسیاری از فیزیك‌دانان از شنیدن اینكه نوترینوها جرم دارند خوشحال می‌شوند. نوسان نوترینو ممكن است به فیزیك جدیدی بینجامد؛ شاید كمبود نوترینوهای خورشیدیی كه در زمین آشكار می‌شوند هم توجیه شود؛ سرانجام، چون جهان پر از نوترینوست، جرم‌دار بودن نوترینوها ممكن است به حل مشكل ماده تاریك جهان هم كمك كند. گروه لوس آلاموس برای تعیین جرم نوترینو از شتاب دهنده‌‌ای استفاده كرده است كه پروتون‌هایی با انرژی 800 میلیون الكترون ولت تولید می‌كند. این پروتون‌ها با هدف برخورد داده می‌شوند. هدف آب است. در اثر این برخورد جریانی از پادنوترینوی میون تولید می‌شود، كه آن را به آشكارگر هدایت می‌كنند. آشكارگر مخزنی شامل 167 تن نفت و 1220 آشكارگر است. پادنوترینوهای میون قاعدتاً باید عملاً بدون هیچ اثری از مخزن عبور كنند، مگر اینكه طی مسیر نوسان كنند و به پادنوترینوی الكترون تبدیل شوند. در این صورت پادنوترینوی الكترون با پروتون‌های موجود در نفت برهم‌كنش می‌كند و تابشی خاص تولید می‌كند.
آزمایش‌هایی كه گروه لوس‌آلاموس در سال 1996 انجام داد، تكرار آزمایش‌هایی بود كه به مدت 4 ماه در سال 1995 انجام شد. در آزمایش‌های سال 1996 حجم داده‌ها دو برابر شد، اما این تنها نتیجه تكرار آزمایش نبود. رویدادهای دیگری هم هستند كه در فیزیك متعارف مجازند اما علامت‌هایی مشابه تولید می‌كنند. مثلاً ممكن است پادنوترینوی میون با پروتون برهم‌كنش كند و یك نوترون و یك پادمیون تولید شود. اما در آزمایش‌های 1996 از روش‌هایی استفاده شده است كه مثلاً وجود پادمیون تشخیص داده شود و چنین فرایندی از فرایند مورد نظر متمایز شود. به خاطر همین پیشرفت‌ها گروه لوس آلاموس معتقد است كه احتمال اینكه نتایج حاصل فقط ناشی از یك انحراف آماری باشد كمتر از یك بر ده میلیون است، یا اینكه اشتباهی رخ داده است.
به جز این، مسئله تابش زمینه و پرتوهای كیهانی را هم باید در نظر گرفت. اما حتی اگر داده‌های بخشی از مخزن را كه احتمال آلودگی آن قابل ملاحظه است كنار بگذاریم باز هم نتیجه غیر صفر باقی می‌ماند، هر چند با تراز اطمینان كمتر. به علاوه اینكه دسته دوم آزمایش‌ها نتایج دسته اول را تأیید كرده است بسیار مهم استخیلی‌ها انتظار داشتند كه نتایج نخستین دسته آزمایش‌ها فقط یك انحراف آماری باشد و با داده‌های بیشتر حذف شود. محتملترین جرمی كه از تركیب نتایج گروه لوس آلاموس با حدهای بالای آزمایش‌های دیگر به دست می‌آید در حدود نیم الكترون ولت یا اندكی بیشتر است. این جرم از نظر كیهان‌شناسان مناسب است، اما بزرگتر از مقداری است كه برای حل مسئله كمبود نوترینوهای خورشیدی مناسب است. البته محاسبات جدیدی وجود دارد كه بر اساس آن كمبود آن نوترینوهای خورشیدی را هم می‌توان با گستره جرمی كه پیشنهاد شده است حل كرد.
اما كار هنوز تمام نشده است. برای اینكه كاملاً معلوم شود كه آنچه كشف شده واقعاً پادنوترینوی الكترون است یا چیزی دیگر باید آزمایشی را با آشكارگرهای متفاوت و در انرژی‌های بیشتر تكرار كرد. در انرژی‌های بیشتر برهم‌كنش ماده با پادنوترینو بیشتر می‌شود و این حجم داده‌ها را زیاد می‌كند. در این صورت می‌توان دید كه آیا نوسان برحسب انرژی یا مسافت طی شده واقعاً سینوسی است – چنان كه نظریه پیش‌بینی می‌كند – یا خیر. قرار است آزمایشی پیشنهاد شود كه با شتاب دهنده 8 میلیارد الكترون ولتی آزمایشگاه فرمی انجام شود. و با این آزمایش قاعدتاً باید بتوان نوسان را مشاهده كرد. همه معتقدند كه اگر نتیجه این آزمایش مثبت باشد، جرم نوترینو وارد فیزیك متعارف خواهد شد.