جرم و نوترينو‌هاي جرم‌دار و ميدان هيگز ( قسمت اول )

1
889

در مدل استاندارد فرض مي‌شود كه نوترينو بي‌جرم است. چون اندازه‌گيري جرم آن هر قدر هم كه باشد، هنوز در پرده‌اي از ابهام است. مقدار آن به اندازه‌اي كم است كه شايد صفر باشد. با اين حال، هيچ اصل بنيادي شناخته‌شده‌اي را نمي‌دانيم كه بي‌جرم بودن نوترينو را ضروري شمارد.
در واقع اكنون مي‌دانيم كه نوترينوها جرم دارند. جرمي كه حتي در مقايسه با جرم الكترون بي‌اندازه كوچك است. ولي به هر حال صفر نيست.
سه گونه شناخته‌شده نوترينو وجود دارد:

1- نوترينوي‌ الكترون يا به اختصار نو ال
2- نوترينوي ميون يا به اختصار نو ميو
3 – نوترينوي تائو يا به اختصار نو تاو

واكنش‌هاي همجوشي در دل خورشيد، نوترينوهاي الكترون گسيل مي‌كند. در مكانيك كوانتومي، ذره‌ها خصلت موج‌ مانند دارند. همانطور كه نوسان‌هاي ميدان الكترومغناطيسي مي‌تواند خصلت ذره‌آي از خود بروز دهد – فوتون‌ها- ذره‌هايي مانند نوترينوها هم حين حركت در فضا، نوسان‌هاي موج مانند دارند. در واقع، اين موج، موجي با احتمال متغيير است. چيزي كه در ابتدا به صورت نو ال است و ضمن حركت، احتمالش تغيير مي‌كند و با دور شدن از چشمه از نول ال به نو ميو يا نو تاو تبديل مي‌شود. اما براي آنكه اين اتفاق بيافتد، نوترينوها بايد جرم‌هاي متفاوت داشته باشند. يعني اين كه همه‌ي آنها نمي‌توانند بي‌جرم باشند.
539761_433179576726065_2116233138_n
شدت نوترينوهاي الكترون كه از خورشيد مي‌آيند به مدت چند دهه اندازه‌گيري شده است. با توجه به دانش ما از نجوه كار خورشيد، مي‌شود تعداد نو ال‌هاي توليد شده و بنابراين شدت آنهايي را كه به زمين مي‌رسند، حساب كرد. اما، هنگامي كه اندازه‌گيري انجام شد، آشكار شد كه شدت نو ال‌هايي كه به ما مي‌رسد به اندازه‌ي‌ يك ضريب دو يا سه كمتر از آن است كه انتظار مي‌رفت. اين نخستين نشانه‌اي بود كه از جرم دار بودن نو ال و تبديل آن به گونه‌هاي ديگر نوترينو در طول مسير حكايت مي‌كرد. نا به هنجاري‌‌هاي مشابهي هم در مخلوط نوال و نوترينويي كه از برخورد پرتوهاي كيهاني با اتم‌ها در جو فوقاني توليد مي‌شوند، ديده شده بود. مجموعه‌اي از آزمايش‌هاي خاص در اواخر قرن بيستم، ثابت كرد كه نوترينوها در واقع داراي جرم‌آند و به هنگام حركت از گونه‌اي به گونه ديگر تبديل مي‌شوند.

در SNO – رصدخانه نونترينو در سادبري اونتاريو – نه تنها توانستند گونه‌ي نو ال آمده از خورشيد را آشكارسازي كنند (كه كمبود را نشان مي‌داد) بلكه تعداد كل همه انواع نوترينو را برشمردند. (كه نشان مي‌داد تعداد كل همان است كه پيش‌بيني شده بود). اين آزمايش نشان داد كه نو ال واقعا تغيير كرده است، اما به تنهايي نتوانست تعيين كند كه تبديل به كدام نوع را ترجيح مي‌دهد.
از اين به بعد بود كه آزمايش‌هاي “خط مبناي بلند” آغاز شد. در شتابدهنده‌هايي همچون سرن (CERN)، آزمايشگاه فرمي يا آزمايشگاه كك (KEK) در ژاپن، باريكه‌‌هاي تحت كنترل نوترينو توليد مي شود. انرژي، شدت و تركيب باريكه‌هاي نوترينو (عمدتاً نوميو)، در چشمه آنها زير نظر گرفته مي‌شود و سپس به زير زمين هدايت و چند صد كيلومتر دورتر در آزمايشگاه‌هاي زيرزميني آشكارسازي مي‌شوند. از مقايسه تركيب باريكه‌هاي نهايي و باريكه‌هاي ارسال شده مي‌توان تعيين كرد كه كدام چاشني به كدام چاشني ديگر نوسان مي‌كند و با چه سرعت اين كار انجام مي‌گيرد. از اين جا، محاسبه‌ي جرم نسبي آن‌ها ممكن است (از نظر فني، با اين روش، تفاوت مجذور جرم آنها تعيين مي‌شود)
با تعيين الگوي جرم آنها، برخي از پارامترهاي ناشناخته‌ي مدل استاندارد به دست خواهد آمد. نمي‌دانيم چرا اندازه چرم كوارك‌ها و لپتون‌هاي باردار همان چيزي است كه هست. اين كه چنين مقدارهايي دارند، از نظر وجود ما بسيار مهم است. بنابراين، فهميدن اين مطلب پيشرفت بزرگي خواهد بود. بنابراين تعيين نوترينوها، مي‌تواند رمز اساسي گشايش اين معما را فراهم كند.

جرم نوترينوها هم مي‌تواند در كيهان‌شناسي هم اثر داشته باشد. نوترينوهاي جرم‌دار ممكن است در تشكيل هسته‌هاي اوليه كهكشان‌ها و در توضيح سرشت ماده تاريك كه در سراسر عالم پراكنده است و هنوز معمايي حل نشده است، نقش داشته باشد. به علاوه هنوز اين معماي حل نشده را داريم كه چرا برهم‌كنش ضعيف، تقارن آينه‌اي را نقض مي‌كند. نوترينوها ابزار ويژه‌ي‌ كاويدن برهم‌كنش‌ ضعيف‌اند و از اين رو بررسي بيشتر ويژگي‌هاي آنها ممكن است به كشف‌هاي دور از انتظار بيانجامد.
تعيين اندازه جرم نوترينوها، در حال حاضر يكي از اصلي‌ترين چالش‌هاي روياروي فيزيك‌دان‌هاي ذرات است. اين مطلب به طور طبيعي به پرسش حتي بزرگتر مي‌انجامد:
جرم خود چه ماهيتي دارد؟

ادامه دارد »»»»»»»»»

Read More : http://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.