فیزیک زیر زمینی: جستجوی نوترینو
ها در اعماق
در یک آزمایش فیزیکی جدید
هزاران تن از ورقه های فولاد و 450 مایل صخره ترکیب شدند تا اسرار ذره ای که به
نظر ندرتا وجود دارد معلوم کند.
محققان در
Argonne's High Energy Physics Division
ابزار
آلاتی برای آزمایشی به نام
Main Injector Neutrino Oscillation
Search (MINOS)
که از 1980 آغاز
شده میسازند.
فراهم کردن اولین اندازه گیری دقیق از بعضی
خواص بنیادی نوترینو، فیزیکدانان MINOS
انتظار دارند تا نقشی که
این ذره در شکل دهی عالم دارد را روشن کنند.
MINOS
با
همکاری بیش از 30 آزمایشگاه ملی و دانشگاه ها و
موسسه های علمی از 6 کشور ساخته شده است و
Fermi National Accelerator Laboratory ,
Fermilab
اساسی ترین نقش را داشته است. ساخت وساز در
اوایل 2005 کامل شد و آزمایش هم اکنون در مرحله مقدماتی اجرای 5 ساله آن
قراردارد.
Argonne's High Energy
Physics Division
کارخانه هایی برای
ساختن نمونه های آشکارساز جرقه های پلاستیک در
Caltech, the University of
Minnesota ایجاد کرده است.
Argonne
بیشتر قسمت های
الکترونیکی که دریافت و ثبت سیگنال های آشکار ساز MINOS
در فرمی لب را ساخته است و نقش مهمی در
نصب و راه اندازی این آشکار ساز ها داشته است.
نوترینو ها بار الکتریکی
ندارند. آنها در واکنش های هسته ای به تعداد زیاد تولید میشوند مثلا در
فرایند های گداخت که ستاره های را روشن نگه میدارد. اما نوترینو ها به ندرت
با ماده برهمکنش دارند. نوترینو های تولید شده در خورشید همیشه در درون
زمین عبور میکنند حتی بدون اینکه با یک عدد اتم برخورد کنند.
سه نوع نوترینو وجود دارد: الکترون، میون،
تاو. ( نوترینوی الکترون، نوترینوی میون، نوترینوی تاون- م) سنگینترین
نوترینو جرمی به زحمت در حدود یک ده میلیونیم الکترون دارد!
و نوترینو ها مرتبا از
نوعی به نوع دیگر تبدیل میشوند. هر نوترینو مخلوطی کوانتوم مکانیکی از سه
نوع دیگر است یا سه طعم دیگر. در طول زمان موج کوانتومی وابسته به هر طعم
عوض میشود و مثلا نوترینوی الکترون به نوترینوی میون و یا نوترینوی تاون
تبدیل میشود و برعکس. این نوسانات بهترین
گواه بر این هستند که ذرات جرم های مجزا و غیر صفر دارند.
اما اکثر خواصی که
نوترینو ها را برای فیزیکدانان جالب میکند مشکل قابل مطالعه هستند.
آزمایش MINOS
قصد دارد که نوترینوهای
زیادی بوجود آورد و آنها را به سمت یک آشکارساز بزرگ نشانه رود و همچنین با
ایجاد فاصله زیاد بین چشمه و آشکارساز این شانس را به آنها بدهد که نوسان
کنند.
باریکه ویژه ای که در
فرمی لب تولید میشود و تقریبا کاملا نوترینوی میون است از جلوی آشکارساز MINOS
که در
Fermilab
واقع است عبور میکند و
تا ۴۵۰ مایل دورتر به انتهای این آشکارساز در Minnesota میرسد. بیشتر زمان
در زیر ایالت Wisconsin
طی میشود و در عمق ۱۰
کیلومتری. عضی از ذرات تبدیل به نوترینوی تاو میشوند و چند تایی توسط
آشکارساز ثبت خواهند شد. این اطلاعات امکان دارد منجر به کشفیاتی در مورد مکانیسم
تغییر شکل (morphing mechanism)
شود و یا تخمین های
بهتری در مورد جرم هر نوع نوترینو و غیره
David Ayres
مسئول تیم فیزیکدانان و مهندسان
Argonne
میگوید:" این اولین
آزمایش نوترینو خواهد بود که تحت شراط کنترل شده و با شدت بالا انجام
میشود، بنابراین ما درحقیقت قادریم تا پارامتر های این نوسانات را دقیقا
اندازه بگیریم.
منبع: گوشه
ای از فیزیک