وليس للنيوترينو شحنة كهربية، ولو كانت له شحنة لتم اكتشافه في الثلاثينيات من القرن العشرين. ولابد أنه خفيف للغاية، وإلا لظهرت دلالة على وجود كتلته، والتي يمكن رؤيتها في سلوك الجسيمات التي يتركها خلفه. بيد أن جسيما خفيفا - له كتلة ضئيلة - ليس مثل جسيم آخر كتلته صفر وحتى وقت قريب جدا، إذا سألت فيزيائياً لماذا يعتقد بأن النيوترينو كتلته صفر، ربما سوف تكون إجابته "ولم لا؟". وليس ثمة دليل يبرهن على أن كتلة النيوترينو قيمتها أكبر من صفر، والصفر رقم دائري لطيف وجذاب، من السهل تذكره واستدعاؤه من الذهن. ولو كان كل شيء يعمل مع نيوترينو بلا كتلة، فلماذا تثار المتاعب غير محققة النتائج؟

ولكن درب الفيزيائيون على أن يكونوا متفتحى الذهن للأفكار الجديدة. فإذا قدم أحد الأشخاص دليلاً يؤكد صحة شيء ما، سبق أن ساد الاعتقاد بأنه غير متسق مع الحقيقة والواقع، فعلى كل الفيزيائيين الآخرين تفحص هذا الدليل بعناية فائقة. وهذا ما يحدث تماماً في حالات مثل النيوترينو الذي يفترض أن كتلته صفر حيث لا يوجد - في حقيقة الأمر - مبرر راسخ للتمسك بالاعتقاد التقليدي السائد. وفي الواقع، ثمة وسائل متباينة تجريبية للتحقق مما لو كان للنيوترينو كتلة أم لا. إحدى هذه التجارب تلمح إلى المثال الذي أوردناه عن لص المنازل، إذ يمكن للشرطة أن تجد الكثير من الأدلة عن اللص بالتفحص الدقيق لمسرح الجريمة. وينطبق هذا أيضا على إيجاد دليل عن الكتلة الصفرية للنيوترينو، بالتفحص الدقيق للجسيمات التي تدخل في التفاعلات التي تشارك فيها النيوترينوات. سوف نلقى نظرة إلى بعض من هذه التفاعلات لاحقا. وثمة وسيلة ثانية لإثبات كتلة النيوترينو تتضمن عملية فيزيائية يطلق عليها الخلط". ولتفهم هذه العملية، عليك أن تعرف حقيقة واحدة أخرى عن النيوترينوات، وملمح واحد لميكانيكا الكم .

والحقيقة هي: هناك أكثر من نوع من النيوترينو. وقد تمكن الفيزيائيون من رؤية نوعين في المختبر، وتخبرنا النظرية أنه لا بد من وجود نوع ثالث أيضا، ربما يكون أكثر ندرة. وتتمايز تلك النيوترينوات الثلاثة عن بعضها بالتفاعلات التي أدت إلى تشكلها ، وكذلك بالتفاعلات التي تباشرها عندما تتفاعل مع المادة (على الرغم من أن هذا لا يحدث غالباً). وعلى سبيل المثال، فقد أظهرنا - في (الشكل 1) اضمحلال نيوترون. إن النيوترون - وقد ترك لشأنه - سوف يحول نفسه تلقائيا بلا سبب خارجی إلى بروتون وإلكترون ونيوترينو، ولأنه أنتج بالارتباط مع إلكترون، فقد أطلق عليه نيوترينو إلكترون  وإذا صادف النيوترينو إلكترون بروتونا، فيمكن له أن يستهل تفاعلاً، وفيه ينتج - كما هو واضح في الشكل - نيوترون وإلكتـرون مـضــاد (أى بوزيترون). وبمعنى آخر، فإن هذا النيوترينو يرتبط دائماً بإلكترون، سواء عند إنتاجه أو تدميره.

الشكل 1

وترتبط الأنواع المختلفة من النيوترينوات باللبتونات الأخرى. ونحن نعلم أنه بالإضافة إلى الإلكترون الذى يعد لبتونا( هو الآخر)، ثمة نوعان أخران من اللبتونات يطلق عليهما "ميون وتاو الميزونات. ونعتقد بأن هناك ثلاثة أنواع من النيوترينوات في الكون، يرتبط كل واحد منها بأحد هذه اللبتونات.

في هذا الموقف، تقترح قوانين ميكانيكا الكم احتمالية مثيرة للاهتمام. فكر مليا بادئ ذي بدء - في هذه المقارنة المبنية على التشابه الجزئي: افترض جدلاً أن أمامك امتداداً لثلاثة ممرات محددة في طريق رئيسي عام، الذي يمكن أن تدخل إليه السيارات من خلال ممر محدد واحد. فإذا كنت تقف بالقرب من بداية هذا الطريق الرئيسي العام، سوف تقول بأن كل السيارات تشترك في الصفة المميزة بأن تكون عند ممر الدخول، وبأنه لا يوجد إلا نوع واحد من السيارات. ومع هذا، عندما يمر الوقت سوف تبدأ حركة المرور العادية، في دفع السيارات إلى الممرين الخاليين. ستتحرك سيارة واحدة لتمر، وسوف تسرع أخرى لتتحرك في الممر المحدد الخارجي، وهلم جرا. وفي نهاية الأمر، ستتوزع السيارات بالتساوى في كل الممرات المحددة الثلاثة، وسوف يقول شخص ما يقف على بعد عدة أميال من منحدر المدخل الذي يربط الممرات الثلاثة، بأنه كان يوجد هناك ثلاثة أنواع من السيارات، كل نوع يمر في واحد من الممرات الثلاثة.

وتحت ظروف معينة، يمكن أن يسلك شعاع من النيوترينوات، بنفس طريقة خط السيارات المتحرك القادم، ومجموعة من النيوترينوات المضمحلة بمقدورها أن تنشئ . شعاعاً من نيوترينوات الإلكترون الخالصة. ومع تقدم هذا الشعاع عبر الفضاء يمكن النيوترينوات أن تبدأ في التغير إلى الأنواع الأخرى منها تماماً كما بدأت السيارات في تغيير مواقعها فوق الممرات. وفى نهاية الأمر، سوف تتحصل على شعاع مكون من أعداد متساوية من الأنواع الثلاثة، تماماً كما أن السيارات تشغل - أخيرا - كل الممرات في الطريق الرئيسي. ووفقًا لميكانيكا الكم، فهذا الخلط المعين بين أنواع النيوترينوات، يمكن أن يحدث فقط، إذا كانت كتل النيوترينوات متباينة، أي لو أن نيوترينو الإلكترون له كتلة مختلفة عن نيوترينو الميون الذي - بدوره - تكون كتلته مختلفة عن نيوترينو التاو. ومع هذا، لو كانت الصورة التقليدية صحيحة، وكل النيوترينوات الثلاثة كتلتها صفر، عندئذ فلا مجال لحدوث الخلط، وسوف يكون لدينا طریق سریع به ثلاثة ممرات محددة، حيث لا يمكن لأى سيارة أن تغير الممر الذي تسير فيه. ومن ثم، فإن دليل الخلط بين أنواع النيوترينوات هو أيضا دليل على الكتلة اللاصفرية للنيوترينو، وإذا حدث الخلط بالفعل، عندئذ - على أقصى تقدير – فإن واحدا من أنواع النيوترينوات يمكن أن تكون له كتلة صفرية، ويجب أن يكون الأعضاء الآخرين في مجموعة الخلط لها كتل أخرى غير الصفر. ويشرح ذلك الفكرة الأساسية للتجربة، التي تم الإعلان عنها في اجتماع واشنطن. وقد تم وضع مخطط التركيب والبنية الفيزيائية لها في الشكل (2) . والنيوترينوات التي خلقت بالتفاعلات النووية في مفاعل بحثى، تدفقت في كل الاتجاهات، ولم يستطع أي شيء إيقافها، وما عدة أقدام من الإسمنت مقارنة بسنة ضوئية من الرصاص. وبين فترة وأخرى متباعدة، يبدأ أحد النيوترينوات تفاعلاً في مكشاف يقع (في حالتنا هذه على بعد نحو ستة وثلاثين قدما  من مركز المفاعل) والجسيمات الناتجة عن هذا التفاعل يتم تتبعها ودراستها، ويستنتج منها وجود النيوترينو.

الشكل 2

كل العمليات التي تجرى في المفاعل النووي، شبيهة باضمحلال النيوترون  إن تلك العمليات لا تنتج إلا نيوترينوات الإلكترون فقط. وبالمثل، فإن كل العمليات التي تجرى فى المكشاف شبيهة بما هو موضح إلى اليمين في الشكل (2)، وهي لا تبدأ إلا بنيوترينوات الإلكترون فقط من المفاعل، ولا يمكن رؤية" إلا نيوترينوات الإلكترون في المكشاف.

ولو كانت وجهة النظر هذه - المقبولة - صحيحة، وأن كل النيوترينوات بلا كتلة عندئذ، أن تكون هناك أية صعوبات تواجهنا، إذ إن كل نيوترينو إلكترون ينتج في المفاعل، سوف يظل كما هو "نيوترينو إلكترون"، عندما ب يمر عبر المكشاف وتلوح له الفرصة لكى يبدأ تفاعلات بيد أنه لو كان لبعض النيوترينوات كتلة ما، عندئذ سوف يحدث الخلط بين المفاعل والمكشاف. ولنتحدث مجازيا سوف تغير بعض النيوترينوات ممراتها المحددة. ويعنى هذا بالتالي تناقص عدد الجسيمات التي يتم اكتشافها، لأنه على الرغم من أن العدد الكلى النيوترينوات - التي تتدفق عبر المكشاف - 1 لن تتغير فإن العدد الذي يبدأ التفاعلات - أي عدد نيوترينوات الإلكترون التي تتم مراقبتها - سوف يتناقص. وفي مثالنا عن الطريق الرئيسي العام، فهذا مساو في المعنى للتصريح بأن عدد السيارات التي تسير في الممر الأول، سوف يتناقص عندما يمتلئ الممران الآخران بالسيارات، وما وجدته مجموعة "إيرفن في تجربتهم، أن عدد النيوترينوات الناتجة، والتي أمكن تتبعها على بعد ستة وثلاثين قدماً من مركز المفاعل، كان أقل من العدد الذي أوضحته إحصائياتهم عن النيوترينوات التي تغادر المفاعل. وقد فسروا هذا دليلا لتلك الطريقة من الخلط بين أنواع النيوترينو، التي كنا نناقشها، وهذا ما يطلق عليه تذبذب ) النيوترينو"، في المصطلحات الفيزيائية، ما دامت التذبذبات من النيوترينو، فقد اتخذ هذا دليلاً على أن النيوترينوات ليست بلا كتلة، كما اعتقد من قبل. لقد كان هذا اقتراحا بالغ الأهمية. إننا نعرف أنه في التاريخ المبكر للانفجار الأعظم، كان هناك العديد من التفاعلات النووية، وأنتج الكثرة الكبيرة منها جسيمات النيوترينوات، كمنتج ،فرعى، تماماً كما فعل اضمحلال النيوترون. ولهذا السبب، يفترض أن هناك أعداداً هائلة من النيوترينوات هناك، ربما يصل عددها إلى مائة مليون لكل جسيم عادى ثقيل. وإذا كان لكل نيوترينو كتلة - حتى لو كانت ضئيلة للغاية - فإنها سوف توفر مادة كافية لغلق الكون. وبناء على ذلك، ففى عصرنا الحديث عندما يحذر الفيزيائيون المحافظون من أن نتائج تجارب إيرفن"، يجب أن يتعامل معها بارتياب حتى يتم التأكد من صحتها ودقتها من المختبرات الأخرى التي يبذل فيها علماء الكون، قصارى جهدهم لتفسير مشكلة المجرات ووجود المادة المظلمة عن طريق كتلة النيوترينو التي تم التوصل إليها حديثا. وكانت معظم المجادلات ضد النيوترينو كمكون وحيد للمادة المظلمة  قد احتدم خلال ذلك الحماس والاندفاع الذي تلى اجتماع واشنطن.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم العلاقات العامة يسلم دعوة الملتقى التربوي التنسيقي الثاني لتربية محافظة ذي قار

شعبة فاطمة بنت أسد تجري الاختبارات النهائية للمشاركات في دورة هدى للناس

قسم الشؤون الفكرية يصدر الجزأين الأول والثاني من سلسلة تاريخ الاستعمار

جمعت بين الدقة والجمال.. متحف الكفيل يضم سجادة نادرة تعود لأكثر من ثمانية عقود

المزيد

الآخبار الصحية

عناصر منزلية قد تؤثر على الخصوبة وفرص الحمل

شكل الدماغ قد يتنبأ بخطر الخرف قبل سنوات

طريقة صينية بسيطة للوقاية من السكري

هل تساعد المانغو في الوقاية من السكري؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

رقم غامض ولا إنترنت.. متوجون بنوبل للطب لم يعلموا بفوزهم

"سيري" تحت المجهر.. تحقيق فرنسي جديد ضد شركة "آبل"

أميركيان وياباني يفوزون بجائزة نوبل للطب

تحول غير مسبوق.. إنستغرام تمنح مفاتيحها للمستخدمين

المزيد

مواضيع ذات صلة

النيوترينو الثقيل: من الأمل الكوني إلى الخيبة التجريبية

القوى والتفاعلات(في قلب الطبيعة: القوى والتفاعلات التي تشكّل العالم دون الذري)

الليبتونات Leptons

تجارب فيزياء الجسيمات

نظرة إلى المستقبل

ما وراء النموذج القياسي

التوحيد Unification

الثقوب السوداء والجسيمات الأولية (لتشابه الغريب بين الثقوب السوداء والجسيمات الأولية: من لا شعر إلى كتلة بلانك)

بعض الاحتمالات الأبعد؟ آفاق نظرية الأوتار: بين فيزياء الجسيمات والفلك الكوني

الجسيمات جزئية الشحنة

الجسيمات الفائقة

التناظر الفائق في نظرية الأوتار