اَبا اِباد

A neutrino detector in Japan

نوترینو

پیشتر با انواع تابش‌های هسته‌ای یعنی تابش آلفا، بتا و گاما آشنا شدیم (لینک پست مربوطه).

می‌دانیم که پروتون‌ها ذرات هسته‌ای دارای بار مثبت هستند و یکدیگر را دفع می‌کنند. اما نوترون‌ها در اثر نیروی قوی هسته‌ای، یکدیگر را جذب می‌کنند و بر دافعه‌ی پروتون‌ها غلبه می‌کنند. زمانی که تعداد پروتون‌ها زیاد می‌شود، نیروی دافعه درون هسته بسیار زیاد می‌شود. راه‌های مختلفی برای از بین بردن این دافعه وجود دارد که یکی از آن‌ها تابش بتا است که در آن، یک پروتون با از دست دادن یک پوزیترون، به یک نوترون تبدیل می‌شود. در مورد برخی از اتم‌ها، عکس این موضوع نیز اتفاق می‌افتد و یک نوترون به یک پروتون و یک الکترون تبدیل می‌شود. در دهه‌های ۱۹۱۰ و ۱۹۲۰ آزمایشات زیادی بر روی پرتوهای بتا صورت گرفت.

این آزمایشات یک مشکل اساسی را نشان می‌داد، زمانی که یک نوترون به یک الکترون و یک پروتون تبدیل می‌شد، اندازه‌گیری انرژی یک اختلاف را نشان می‌داد. شما در هر فرآیند و واکنشی انتظار دارید قانون بقای انرژی رعایت شود. انرژی که وارد سیستم می‌شود بایستی با انرژی که از سیستم خارج می‌شود برابر باشد. اگر سیستمی دارید که انرژی که به آن وارد می‌کنید با انرژی که از آن خارج می‌شود، برابر نباشد، شما یک بخش از سیستم را نشناخته اید. این شبیه این است که شما بدانید مصرف خودرویتان در هر صد کیلومتر ۷ لیتر است، اما این بار که صد کیلومتر را پیموده‌اید، خودرویتان ۱۰ لیتر سوخت مصرف کرده است.

حال این سوال برایتان پیش می‌آید که آن ۳ لیتر کجا رفته است؟

فیزیکدانانی که بر روی پرتوی بتا تحقیق می‌کردند نیز مشاهده می‌کردند که انرژی که یک نوترون با خود به همراه می‌آورد، ۷۸۰ کیلوالکترون ولت با انرژی پروتون و الکترونی که خارج می‌شود، اختلاف دارد.

پس این سوال برایشان پیش آمد که آن ۷۸۰ کیلوالکترون ولت کجا رفته است؟

این سوال تا سال ۱۹۳۰ بدون پاسخ باقی ماند تا اینکه فیزیکدان اتریشی ولفگانگ پائولی، پیشنهاد کرد که بایستی یک ذره‌ی سوم آنجا باشد که این انرژی اضافی را با خود حمل می‌کند. او پیش‌بینی کرد که این ذره بار الکتریکی ندارد و جرم آن نیز بسیار بسیار ناچیز است. چرا که اگر جرم زیادی داشت، ما پیشتر آن را می‌یافتیم. این ذره‌ی جدید نوترینو neutrino نامیده شد که به ایتالیایی به معنای کوچولوی خنثی (little neutral one) است. نوترینوها اولین بار در سال ۱۹۵۶ مشاهده شدند. آن‌ها قدرت نفوذ بالایی دارند و بدون هیچ ردپایی، از درون اجسام عبور می‌کنند.

پی‌نوشت: در هر کجایی که هم اکنون قرار دارید، در هر ثانیه حدود ۱۰۰۰ میلیارد نوترینو از درون بدن شما عبور می‌کند و شما بدون اینکه متوجه آن‌ها شوید، به زندگی عادی و روزانه‌ی خود ادامه می‌دهید‌. بیشتر این نوترینوها در خورشید ایجاد می‌شوند. البته تصور نکنید که شب‌ها نوترینوی کمتری به شما می‌رسد، نوترینوها در کسری از ثانیه، قطر زمین را نیز طی می‌کنند و به شما می‌رسند.

– اَبا اِباد
تصویر بالا: یک آشکارساز نوترینو در ژاپن، در پست‌های آتی در مورد نحوه‌ی عملکرد این آشکارسازها در اعماق زمین، خواهم نوشت.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *