تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
النيوترينو الثقيل: من الأمل الكوني إلى الخيبة التجريبية
المؤلف:
جيمس تريفل
المصدر:
الجانب المظلم للكون
الجزء والصفحة:
ص183
2025-10-08
30
فيما يتعلق بعدم قيام مجموعة إيرفن" بإجراء التجربة بهذه الطريقة، فإن هذا لا يوجب توجيه النقد للعلماء الذين قاموا بها، إذ إنهم أدوا عملهم تبعا للإجراءات المعترف بها، كما أنهم أوضحوا بأنفسهم الحاجة إلى القيام بتجربة قياس الموضعين ولكن لكي تحرك كاشف نيوترينو، يزن العديد من الأطنان من مكان إلى آخر داخل الجنبات المزدحمة بالأجهزة فى مفاعل رئيسي، أمرًا تكتنفه الصعوبات الكأداء، والواقع، فإن بعض الجماعات التي تقوم بهذا النوع من العمل، تجد أنه أكثر سهولة تشييد كاشفين ضخمين، بدلا من محاولة تحريك كاشف واحد . وعلى أية حال، فإن نتائج أبحاث "إيرفن" لا يمكن قبولها، إلا بعد إثبات صحتها بهذه الطريقة تحديدا.
وقياسات موسكو أيضاً تعانى من مشاكل متأصلة، ولقد تحدثت بطريقة خالية من الرسميات عن قياس اضمحلال النيوترون، وثمة حقيقة واضحة في هذا المجال مفادها أنه لا توجد تجمعات ضخمة من النيوترونات الحرة في الطبيعة.
ومن الناحية العملية، فإن التجربة الروسية قد أجريت بقياس ذرة "التريتيوم" التي تشتمل نواتها على بروتون واحد ونيوترونين. والتريتيوم نظير للهيدروجين، ومن ثم يمكنه أن يشكل رابطة كيميائية مع أى مادة يوجد فيها الهيدروجين بطريقة طبيعية. وكان التريتيوم الذي تم قياسه مرتبطا بجزی عضوی معقد يطلق عليه "فالين (1). ولكن أظهر هذا المخطط نوعاً جديداً من المشاكل. إذ عندما يضمحل النيوترون داخل نواة التريتيوم داخل جزىء ضخم، فإنه يمكن للطاقة الانتقال إلى الجزيء بالإضافة إلى الجسيمات التي تنطلق إلى الخارج. وبعد الاضمحلال - على سبيل المثال - قد يتذبذب الجزيء مثل الوتر المهتز. وهذا الانتقال للطاقة سوف يخفض من الطاقة القصوى التي يمكن للإلكترون اكتسابها ، وهذا العجز في مقدار الطاقة، يمكن أن يبدو - على غير الحقيقة - مثل كتلة النيوترينو، والطريقة الوحيدة لتصحيح هذا الارتباك المحتمل بدلاً من القيام بالحسابات النظرية سوف يكون بإعادة التجربة بالتريتيوم ولكن في بيئة متباينة، إما بمادة مختلفة أو بنفس التريتيوم.
وبالتالي، كان واضحا في مطلع العام 1982 ، بأنه على الرغم من النتائج الإيجابية لهاتين التجربتين، فإن الأمر يقتضى القيام بعمل شاق، قبل قبول النيوترينو الثقيل. وربما تتعجب لماذا - في ضوء كل الشكوك - لم يتبن مجتمع العلماء النظريين أسلوب الترقب حتى تتأكد النتائج، قبل البدء في إجراء أبحاثهم على كون تؤدى فيه النيوترينوات الثقيلة دور المادة المظلمة. ويجب أن تكون الإجابة متناغمة مع الطريقة التي تعمل بها مجتمعات العلماء النظريين في الفيزياء والفيزياء الفلكية سنة.
إن النظرية هي لعبة الشباب. وبالطبع هناك استثناءات جديرة بالملاحظة، ولكن لأن المستقبل الكبير المتسع للفيزيائى النظرى، يحدده ما يتمكن من إنجازه في العقد الأول بعد تخرجه فى الجامعة، قل عندما يكون عمره بين خمس وعشرين وخمس وثلاثين ة وفى تلك الحقبة القصيرة من الزمن، فإن الفيزيائي الطموح يجب أن يقوم بعمل مثير يبهر الآخرين، حتى يشد اهتمام زملائه حول العالم، وأحد أفضل الطرق لتحقيق ذلك، أن يكون أول من يستثمر لأقصى استفادة ممكنة، ابتداع تجريبي جديد فإذا كتبت واحدا من أول البحوث التي تشرح فيها بإسهاب كيف يمكن حل مشكلة المجرات بدلالة النيوترينوات الثقيلة، فإنك سوف تحصل في التو على درجات نجاح أكاديمي بالإضافة إلى دعوات لزيارة الجامعات الأخرى، لتشرح ما قمت بإنجازه، وكذلك سوف تحصل على منح بحث ضخمة من جهات ممولة، وإذا كنت محظوظاً للغاية، فسوف تحصل على دعوة لكتابة مقال بمجلة "الأمريكي العلمي تلخص فيه عملك، عن هذا المجال الجديد. بيد أنك لكى تنال كل هذه المكافآت لابد أن تسارع باتخاذ مكان في ذلك المجال العلمي، ومعك قطعة بحث رئيسية. ويجب أن ينظر إليك الجميع باعتبارك رائدا.
ويفسر هذا الأمر ذلك الضغط المروع على الفيزيائيين النظريين – سواء كانوا شباباً يريدون ترسيخ سمعة أو كبارًا راغبين في إدامة مكانتهم العلمية – للتحرك بسرعة، عندما يتجلى مجال جديد فى الأفق. وبالتالي، فبمجرد طفرة التوصل إلى النيوترينو الثقيل، شكل العلماء النظريون أكوانا جديدة كاملة، الواحد تلو الآخر، مستندين على بعض النتائج التجريبية الأولية للغاية. وبالتعرف على الطريقة التي تعمل بها جماعة العلماء النظريين، فإن هذا السلوك يعد مفهوماً ويمكن تبريره لحد بعيد: إنه أسلوب عقلانى للنظر إلى احتمالية حدوث شيء ما.
وإذا أجريت اختياراً دقيقاً على نتائج تجربة ما، ثم اتضح فيما بعد أنها ليست متسقة مع الحقيقة والواقع، فإنك لن تخسر شيئًا، والأبحاث التي نشرتها في هذا المجال، سوف تجذب بعض الاهتمام العابر السريع الزوال، ولن يلومك أحد، أنك اعتمدت في كتابتها على ابتداعات تجريبية خادعة وغير صحيحة. وعلى كل حال، فإن التجربة غير الصائبة ليست خطاك. ومن ناحية أخرى، إذا كانت نتائج التجربة صحيحة، فسوف تحظى بالحصول على كسب كبير. والأمر الأكيد الوحيد، أنك لو انتظرت حتى تنشر نتائج التجربة على نطاق واسع، فإنك سوف تخسر بالتأكيد، إذ سيغامر الآخرون ويعلنون الاكتشافات الرئيسية، وكل ما عليهم عمله هو إضافة ملاحظات هامشية إلى أبحاثهم. وتضمن تلك الطريقة في العمل، أنه حتى مجرد إشاعة عن ابتداع تجريبي جديد سوف يدفع - على الأرجح - الباحثين إلى جانب جديد من ذلك المجال العلمي. - إن هذا يفسر القبول الواسع للأفكار الجديدة فى العلم، كما يشرح - في نفس الوقت - لماذا الأفكار التي تروجها الصحافة وكأنها نهائية في أحد الأعوام، سرعان ما تختفى فى العام التالي، ولا يسمع بها أحد من جديد، وهذا ما كان عليه مصير النيوترينو الثقيل. وبينما انشغل علماء الكون في بحث نتائج النيوترينوات ذات الكتل قريبا من طاقة ثلاثين إلكترون فولت، فإن مجموعات من الباحثين في المفاعلات حول العالم، لم يكونوا أقل انشغالاً لإثبات صحة النتائج التي توصل إليها علماء إيرفن". وجاءت التصريحات الجديدة الأولى نتيجة لاختبارات متعجلة لا يمكن الاعتماد عليها وتوقف الاستمرار في إجراء التجارب وقتئذ، وعدل الباحثون بسرعة من معداتهم وتجهيزاتهم لتفحص تذبذبات النيوترينوات. وخلال تلك الفترة المبكرة، كان الموقف ضبابيا إلى حد ما بدا أن بعض الباحثين يدعمون فكرة التذبذبات، بينما رفضها البعض الآخر. بيد أنه بمرور الوقت، صممت التجارب خصيصا لهذه المهمة تحديدا، وأخذت في التقدم تحت مراقبة حاسوب مركزى وبدأ ما كان يعد فشلاً في التحول إلى نجاح. وأخذت القيود على وجود التذبذبات في إشعاعات المفاعل، تتناقص رويداً. وأصبح واضحا، أن النتائج الأصلية كانت ببساطة خاطئة (على الرغم من أنني لم أسمع أحداً على الإطلاق يشرح السبب فى هذا ، وأنه إذا كانت تذبذبات النيوترينوات موجودة بالفعل فى الطبيعة، فلن يمكن مشاهدتها إلا بتجربة دقيقة للغاية وبالغة الصعوبة، وفي العام 1984 ، بنفس المكان الذي أعلنت فيه أول نتائج إيجابية. قدم (فيلكس بوهم) من كالتك تقريراً يتضمن مراجعات نقدية في هذا الصدد، أوجز فيه الموقف التجريبي، وقضى تماماً على فكرة تذبذبات النيوترينوات.
ووضع هذا التقرير علماء الكون، في موقف مرتبك ومضطرب، إذ على الرغم من أن تجربة التذبذب لم تعط قيمة لكتلة النيوترينو فإنها منحت مصداقية لنتائج التجربة الروسية، التي أعطت بالفعل قيمة لهذه الكتلة، ومن ثم يجب على التوقعات عن الدور المحتمل للنيوترينوات الثقيلة في الكون، أن ترتكز على هذه النتائج وحدها، التي تمخضت عن تجربة وحيدة. وإلى جانب ذلك - وعلى الرغم من أنه عادة ما يعتبر من غير اللائق الإفصاح عن هذا الأمر بشكل علنى - فإن علماء الغرب لا يولون أي ثقة في التجارب التي تجرى في الاتحاد السوفيتي ، خاصة عندما تتضمن هذه التجارب قياسات دقيقة، وتتطلب معدات إلكترونية متطورة. إذ إن الباحثين الروس ليست لديهم سجلات أداء للإنجازات الفعلية، لمثل هذه التجارب العلمية، ربما يرجع السبب - على خلاف زملائهم فى الغرب - أنهم مجبرون على استخدام أى من المعدات الإلكترونية التي لا تحتاجها القوات المسلحة.
وخلال منتصف الثمانينيات من القرن العشرين أخذ الاهتمام بالنيوترينوات الثقيلة يتضاءل رويدا بين علماء الكون. أما العلماء النظريون الذين كانوا يجدون في البحث عن إنجاز كبير مفاجئ، فقد تحولوا إلى المادة المظلمة الباردة (انظر الفصل السابع) ثم إلى الأوتار الكونية . ومن وقت لآخر، كان ثمة ولاء كلامي كاذب يتضمن تملقا ومداهنة للنتائج الروسية، ولكن من الآن فصاعداً ، لم يأخذ النيوترينوات الثقيلة مأخذ الجد، إلا عدد قليل من الباحثين. وفى الوقت نفسه، قام العديد من المختبرات حول العالم بإجراء عمليات مضنية، لتشييد معدات لتكرار قياسات الإلكترونات التي تنجم عن اضمحلال النيوترونات فى التريتيوم . وفى زيوريخ، أدمج التريتيوم في مادة خاصة أساسها كربوني، ولكن لم يجمد في جزيء، كما حدث في التجربة الروسية، وفي لوس قام الباحثون بقياساتهم على غاز التريتيوم.
الاموس" وتميزت تقنية زيوريخ بمقدرتها على إجراء العديد من القياسات لاضمحلالات التريتيوم، وكان على الباحثين القلق على تأثيرات المادة الكربونية. أما مجموعة لوس الاموس"، فقد كانوا يجرون تجاربهم على تريتيوم "نقى"، وكان عليهم أن يكونوا قانعين برؤية عدد أقل من الاضمحلالات، لأن التريتيوم فى حالة غازية وليست صلبة.
وفى صيف العام 1986 ، أعلنت النتائج التي تمخضت عنها تلك التجارب، بينما كانت الجماعات في "زيوريخ" و"لوس ألاموس" مازالت تتجادل حول أيهما يستخدم أفضل الوسائل في تجاربهما، واتفقا على أمرين: أولهما مفاده أن احتمالية أن تكون كتلة النيوترينو صفرية (أو بالغة الضالة، تتناغم مع البيانات التي أمكن الحصول عليها، وثانيهما أن كتلة النيوترينو يجب أن تكون - على أية حال - أقل من حوالي ثمانية عشر إلكترون فولت (ثمانية وعشرين إلكترون فولت بالنسبة لتجربة "لوس الموس).
وبمعنى آخر، فموجة التجارب الثانية، تتناقض مع نتائج التجارب الروسية وادعائها بأن كتلة النيوترينو يجب أن تكون أكبر من أربعة عشر إلكترون فولت. ويتوقع
الاكثر قراءة في فيزياء الجسيمات
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
