في وقت سابق من هذا العام ، أعلن فريق دولي من العلماء أنهم عثروا على نيوتريونات - جزيئات صغيرة ذات كتلة متساوية ولكنها لا تساوي صفر - تسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء. أحد الفيزيائيين الذين ردوا على المكالمة هو الدكتور راماناث كوزيك. وجد خللًا مميتًا في التجربة تحدى وجود أسرع من النيوتريونات الخفيفة.
كانت النيوترينوات فائقة السطوع (أسرع من الضوء) نتيجة تجربة OPERA ، وهو تعاون بين مختبر فيزياء CERN في جنيف ، سويسرا ، و Laboratori Nazionali del Gran Sasso في Gran Sasso ، إيطاليا.
لقد جربت التجربة النيوترينوات أثناء سيرها لمسافة 730 كيلومترًا (حوالي 450 ميلاً) عبر الأرض من نقطة المنشأ في CERN إلى كاشف في Gran Sasso. صُدم الفريق عندما اكتشف أن النيوترينوات وصلت إلى Gran Sasso 60 nanoseconds في وقت أقرب مما لو كانوا يسافرون بسرعة الضوء في فراغ. باختصار ، يبدو أنها فائقة السطوع.
خلقت هذه النتيجة إما مشكلة للفيزياء أو اختراق. وفقًا لنظرية آينشتاين النسبية الخاصة ، يمكن لأي جسيم ذي كتلة أن يقترب من سرعة الضوء ولكنه لا يستطيع الوصول إليه. بما أن النيوترينوات لها كتلة ، فلا يجب أن توجد النيوترينات فوق السطحية. ولكن ، بطريقة ما ، فعلوا.
لكن Cowsik شكك في نشأة النيوترينوات. أنتجت تجارب OPERA النيوترينوات عن طريق دفع البروتونات إلى هدف ثابت. أنتج هذا نبضًا من الجسيمات ، والجسيمات غير المستقرة التي تم تركيزها مغناطيسيًا في نفق حيث تحللت إلى النيوترينوات والميونات (جسيم أولي صغير آخر). لم تتجاوز الميونات أبدًا النفق ، لكن النيوترينوات ، التي يمكن أن تنزلق عبر المادة مثل شبح يمر عبر الجدار ، استمرت في التقدم نحو Gran Sasso.
نظر Cowsik وفريقه عن كثب في هذه الخطوة الأولى من تجربة OPERA. وقال إنهم حققوا فيما إذا كان "انحلال البيون سينتج نيوتريونات فائقة السطوع ، بافتراض الحفاظ على الطاقة والزخم". كانت نيوترينات OPERA تحتوي على الكثير من الطاقة ولكن كتلتها قليلة جدًا ، لذا كان السؤال هو ما إذا كان بإمكانهم التحرك بسرعة أكبر من الضوء.
ما وجده Cowsik وفريقه هو أنه إذا كانت النيوترينوات المنتجة من تحلل البايون تسافر أسرع من الضوء ، فإن عمر البيون سيصبح أطول وسيحمل كل نيوترينو جزءًا أصغر من الطاقة التي يتقاسمها مع الميون. في الإطار الحالي للفيزياء ، سيكون من الصعب جدًا إنتاج النيوترينات فوق السطحية. يشرح كوزيك: "ما هو أكثر من ذلك ، أن هذه الصعوبات ستزداد فقط مع زيادة طاقة البيون.
هناك فحص تجريبي للاستنتاج النظري ل Cowsik. تتكرر طريقة CERN لإنتاج النيوترينوات بشكل طبيعي عندما تضرب الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض. تم إنشاء مرصد يسمى IceCube لمراقبة هذه النيوترينوات التي تحدث بشكل طبيعي في القارة القطبية الجنوبية. عندما تصطدم النيوترينوات بجزيئات أخرى ، فإنها تولد الميونات التي تترك مسارات من ومضات الضوء أثناء مرورها عبر كتلة سميكة من الجليد الصافي يبلغ طولها 2.5 كيلومتر (1.5 ميل).
اكتشف IceCube النيوترينوات بطاقة تزيد 10000 مرة عن أي مولدات كجزء من تجربة OPERA ، مما دفع Cowsik إلى استنتاج أن البيوت الأم يجب أن يكون لها مستويات طاقة عالية في المقابل. كشفت حسابات فريقه المستندة إلى قوانين الحفاظ على الطاقة والزخم أن عمر هؤلاء البيونز يجب أن تكون طويلة جدًا بحيث لا يمكن أن تتحلل إلى نيوترينات فائقة السطوع.
كما يوضح Cowsik ، فإن اكتشاف IceCube للنيوتريونات عالية الطاقة يدل على أن pions تتحلل وفقًا للأفكار القياسية للفيزياء ، لكن النيوترينوات تقترب فقط من سرعة الضوء ؛ لن يتجاوزوا ذلك.
المصدر: Pions Don't Want to Decay to Faster the Light Neutrinos
