بیگ بنگ: در مدل استاندارد ذرات بنیادی، سه نوترینو و سه پاد نوترینو وجود دارد که فقط در برهم‌کنشِ ضعیفِ هسته‌ای شرکت می‌ کنند. این مدل، نوترینوها را همواره چپ‌ دست و پادنوترینوها را همواره راست‌ دست در نظر می‌گیرد و نیز عدد لپتونی را در حین برهم‌ کنشِ‌ ضعیف، ثابت فرض می‌کند. مدل استاندارد، با وجود موفقیت‌های چشم‌گیر، پاسخ‌های رضایت‌ بخشی در موردِ فیزیکِ نوترینوها نداده‌ است. یکی از معماهای بحث‌ برانگیزِ این حوزه، «نا به‌ هنجاریِ پاد نوترینو» است.

به گزارش انجمن فیزیک ایران، رآکتورهای هسته‌ای، چشمه‌های قویِ نوترینو هستند که همچنان‌که فرآورده‌های شکافت، دست‌ خوشِ واپاشیِ بتا¹ می‌شوند، در هر ثانیه بیش از 10²⁰ پاد نوترینو تولید می‌کنند. آشکارسازیِ این پاد نوترینوها می‌تواند به منظور پایش رآکتورها در برنامه‌ های منع گسترش تسلیحات و همچنین به منظور آزمونِ پرسش‌های بنیادی در فیزیکِ نوترینوها استفاده شود: اندازه‌گیری‌های اخیر نشان داده‌ است که شارِ پاد نوترینوی اندازه‌ گیری‌ شده از مقدارِ پیش‌بینی‌ شده کمتر است؛ یافته‌ای گیج‌کننده که به عنوان «نا به‌ هنجاریِ پاد نوترینو²» شناخته می‌شود. چنین کمبودی می‌تواند حاکی از گم شدنِ برخی نوترینوها باشد، مثلاً با تبدیل به نوترینوهای آشکارناپذیرِ «سترون³» که در مدل استاندارد پیش‌بینی نشده‌اند.

اکنون محاسبات دانشمندانی از مرکز ملی داده‌ های هسته ای در آزمایشگاه ملی بروک‌ هاوِن در نیویورک⁴، ممکن است به مدل‌ های بهتری از گسیلِ پاد نوترینو، هم برای مطالعات بنیادی و هم برای کاربرد، رهنمون شود. نتایج نشان می‌دهد که فقط کمی از صدها شکافت‌ پاره‌یِ ممکن‌، مسئولِ بیشترِ پاد نوترینوهایِ آشکارپذیرِ گسیلیده توسط یک رآکتورِ شکافت هستند. این پژوهشگران با استفاده از «روشِ جمع‌ زنی⁵»، طیف‌های پاد نوترینو را مدل‌سازی کردند: آنان طیفِ پاد نوترینوهای گسیلیده را برای چهار هسته‌ی شکافت‌ پذیرِ مهمترِ موجود در سوختِ رآکتور‌های متداول (اورانیوم-235، اورانیوم-238، پلوتونیوم-239، و پلوتونیوم-241)، با جمع‌ زنیِ سهمِ هر شکافت‌ پاره‌یِ ممکن، محاسبه کردند.

تحلیل این پژوهشگران نشان داد که از میان بیش از 800 نوکلاید که می‌توانند در گسیلِ پاد نوترینو نقش داشته‌ باشند، فقط مشتی از نوکلایدها (به طور ویژه، 92-روبیدیوم و 96-ایتربیوم)، بیشترِ نوترینو‌ها را تامین می‌کنند؛ مخصوصاً در طرفِ پر انرژیِ طیف که انتظار می‌رود ناهم‌ خوانیِ نظریه و آزمایش‌ها بزرگتر باشد. نتایج پیشنهاد می‌دهد که برای رویارویی با نا به‌ هنجاری پاد نوترینو با مدل‌هایی دقیق‌تر، آزمایشها باید بر تشخیص این چند هسته‌ی کلیدی متمرکز شوند؛ چرا که تغییرات کوچک در پارامترهای واپاشیِ بتای آنها، تاثیرِ نیرو‌مندی بر گسیلِ پاد نوترینو خواهد‌ داشت. این پژوهش، در Physical Review C منتشر شده است.

پی نوشت:
1- beta decay
2- antineutrino anomaly
3- sterile neutrino
4- National Nuclear Data Center at Brookhaven National Laboratory, New York
5- summation method

منبع: physics.aps , ترجمه: علی محمد الماسی