قام الفيزيائيون بتقليص الحد الأقصى للكتلة الممكنة لـ “جسيم شبح” بعيد المنال يسمى أ النيوترينو إلى ما لا يقل عن جزء من المليون من وزن الإلكترون. تأخذ المراجعة العلماء خطوة أخرى نحو اكتشاف يمكن أن يغير أو حتى يقلب الأمور رأسًا على عقب النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.

إن عالمنا مليء بالبقع الوهمية من المادة. في كل ثانية، يمر حوالي 100 مليار نيوترينو عبر كل سنتيمتر مربع من جسمك. يتم إنتاجها في أماكن متعددة: النار النووية من النجوم، في انفجارات نجمية هائلة، عن طريق التحلل الإشعاعي وفي مسرعات الجسيمات والمفاعلات النووية على أرض.

على الرغم من أنها الشكل الأكثر شيوعًا للمادة في الكون، إلا أن تفاعلات النيوترينوات البسيطة مع أنواع المادة الأخرى تجعل من الصعب اكتشافها، وهي الجسيمات الوحيدة في النموذج القياسي التي لا تزال كتلتها الدقيقة مجهولة.

البحث عن هذه الكتلة يمكن أن يكون له تأثير كبير على فهمنا للكون. على الرغم من التلميحات التجريبية الوافرة على العكس من ذلك، يتنبأ النموذج القياسي بأن النيوترينوات لا ينبغي أن يكون لها أي كتلة على الإطلاق. وبالتالي فإن العثور عليه يمكن أن يحدث فجوة في النموذج واسعة بما يكفي لفيزياء جديدة. قد يفسر ذلك لماذا نحن موجودون في المقام الأول.

متعلق ب: تم اكتشاف أكبر نيوترينو نشط على الإطلاق على الأرض في قاع البحر الأبيض المتوسط

والآن، تقدمت النتائج الجديدة من تجربة كارلسروه تريتيوم نيوترينو (أو كاترين) في ألمانيا لتقترب من هذا الهدف، حيث حددت سقفًا لكتلة الجسيم الشبحي عند 0.45 إلكترون فولت، مما يقلل الحد الأعلى السابق للتجربة بمقدار النصف تقريبًا. نشر الباحثون نتائجهم يوم الخميس (10 أبريل) في المجلة علوم.

تأتي النيوترينوات في ثلاث حالات نكهة مختلفة تسمى نيوترينوات الإلكترون والميون والتاو، بناءً على الجسيمات المختلفة التي تتفاعل معها. يُعتقد أن حالات النكهة هذه هي عبارة عن خليط من حالات الكتلة، وأقوى دليل على أن النيوترينوات لها كتلة هو أنها، بشكل غريب، يمكنها التبديل تلقائيًا بين النكهات بسرعة – وهو اكتشاف الذي فاز مكتشفيها جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2015.

ومع ذلك، فإن هذه الكتلة ضئيلة للغاية، وليس لدى الفيزيائيين أي دليل على ذلك تفسير قوي لماذا.

للبحث عن إجابة، تحول الفيزيائيون الذين قاموا بالبحث الجديد إلى التحلل الإشعاعي لنظير الهيدروجين غير المستقر التريتيوم، والذي ينقسم إلى إلكترون وإلكترون مضاد النيوترينو – نظير المادة المضادة لنيوترينو الإلكترون.

لا يمكن اكتشاف النيوترينوات، أو النيوترينوات المضادة لهذه المادة، بشكل مباشر، ولكن يمكن اكتشاف الطاقة التي تطرحها كتلتها من سرعة الإلكترون المصاحب لها. اكتشف باحثو كاترين 36 مليونًا من هذه الإلكترونات بشكل مذهل عندما وصلت الجسيمات إلى الكاشف في الطرف الآخر من التجربة. وقد مكن هذا الباحثين من استنتاج الحد الأقصى لكتلة الإلكترون المضاد للنيوترينو.

ومع هذا الحد الأعلى، سيستمر الفيزيائيون في جمع المزيد من البيانات حتى نهاية عام 2025 لتقييد كتلة النيوترينو بشكل أكبر.

وفي الوقت نفسه، يبحث علماء آخرون عن الكتلة باستخدام اضمحلال التريتيوم مماثلة، بالدراسة واضمحلالات أخرى للجسيمات تسمى البيونات والكاونات، وحتى بواسطة يحدق في الفضاء في موجات الصدمة القديمة محفورة عبر الكون المبكر. ما وجدوه يمكن أن يجعل صورتنا للكون أكثر وضوحًا، أو تغيرها إلى الأبد.