سبک‌ ترین ذرات جهان؛ کشف جرم کمتر از تصور قبلی!

به گزارش رکنا، ذراتی که از آن‌ها با عنوان سبک‌ترین ذرات بنیادی جهان یاد می‌شود، اکنون مطابق تحقیقات جدید از آنچه قبلاً تصور می‌شد، حتی کم‌جرم‌تر هستند. این کشف درهای تازه‌ای را به روی درک عمیق‌تر از جهان زیراتمی گشوده است.

رمزگشایی از جرم ناچیز نوترینوها

نوترینوها که یکی از بنیادی‌ترین ذرات جهان هستند و بار الکتریکی ندارند، در فرآیندهای رادیواکتیو ، واکنش‌های وابسته به خورشید و سایر نقاط کیهان تولید می‌شوند. بر اساس تحقیقات اخیر، روشن شده است که این ذرات جرم بسیار اندکی، کمتر از ۰.۴۵ الکترون‌ولت، دارند. این یافته که توسط تیمی از فیزیکدانان در مجله‌ای علمی منتشر شده است، حاصل آزمایش "نوترینوی تریتیوم" در شهر کارلسروهه آلمان است و محدوده جرم احتمالی نوترینو را نسبت به اندازه‌گیری‌های پیشین تا نیمه کاهش داده است.

راز منحصر به فرد نوترینوها

نوترینوها در میان سایر ذرات بنیادی، به شکلی منحصر به فرد قرار دارند، چراکه جرم دقیق آن‌ها که یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های هر ذره است، هنوز به‌طور کامل مشخص نشده است. این ذرات که فوق‌العاده سبک‌تر از سایر ذرات شناخته‌شده هستند، زمانی تصور می‌شد اصلاً جرمی ندارند! یکی از چالش‌های اصلی علم فیزیک، فهم این است که چرا نوترینوها تا این اندازه کم‌جرمند و چگونه جرمی کمتر از یک میلیونم جرم یک الکترون دارند. اندازه‌گیری دقیق این جرم می‌تواند پنجره‌ای نو به دنیای نوترینوها بگشاید.

تحقیقات آزمایش KATRIN

طیف‌سنج قدرتمند آزمایش KATRIN واقع در کارلسروهه آلمان، به‌صورت تخصصی نوعی از نوترینوها که با نام "پادنوترینوی الکترون" شناخته می‌شوند، بررسی می‌کند. این آزمایش بر پدیده واپاشی‌های رادیواکتیو تریتیوم تمرکز دارد که نوعی ایزوتوپ سنگین هیدروژن است. زمانی که تریتیوم واپاشی می‌کند، پادنوترینوهای الکترونی و الکترون‌هایی با سطوح انرژی متفاوت آزاد می‌شوند. جالب است بدانید که جرم نوترینو مستقیماً روی بیشترین میزان انرژی که یک الکترون می‌تواند داشته باشد، تأثیر می‌گذارد. محققان با بررسی دقیق داده‌های ۳۶ میلیون الکترون، در تلاشند تأثیرهای ناشی از جرم این ذره مرموز را شناسایی کنند.

چشم‌انداز ادامه تحقیقات

به گفته دیانا پارنو، فیزیکدان دانشگاه "کارنگی ملون"، آزمایش KATRIN تا پایان سال ۲۰۲۵ به جمع‌آوری داده‌ها ادامه خواهد داد. پژوهشگران قصد دارند با تحلیل داده‌های موجود و اطلاعاتی که تاکنون بررسی نشده‌اند، محدودیت‌های جدیدی برای اندازه‌گیری جرم نوترینوها وضع کنند. این روند می‌تواند یافته‌های علمی مهمی را برای دانش بشری به ارمغان بیاورد.

نظریه‌های کیهانی در کنار داده‌های KATRIN

علاوه بر این، گروه دیگری از دانشمندان با بررسی داده‌های کیهانی، حداکثر مقدار جرم نوترینوها را تخمین زده‌اند. این روش به دلیل نقش مهم نوترینوها و جرم آن‌ها در شکل‌گیری جهان اولیه امکان‌پذیر شده است. با این حال، اگر دانشمندان در تحلیل خود از کیهان اشتباه کرده باشند، این تخمین‌ها می‌توانند نادرست باشند. در مقابل، داده‌هایی که از آزمایش KATRIN به دست می‌آیند، مستقل از این فرضیات هستند و می‌توانند نتایج دقیق‌تری ارائه دهند.