ما هي النيوترينوات؟

على المستوى دون الذري ، يتكون عالمنا من جسيمات مختلفة. ومع ذلك ، هناك جسيم يمكن أن يمر دون جذب انتباه الناس. النيوترينوات صغيرة وليس لها شحنة. لذلك لن تشعر بالقوة الكهرومغناطيسية التي تهيمن على المقياس الذري ، وستمر عبر معظم المواد دون أي تأثير. على الرغم من مرور تريليونات من الجسيمات عبر الأرض كل ثانية ، فإن هذا ينتج جسيمًا لا يمكن اكتشافه تقريبًا. محلول باولي في بداية القرن العشرين ، كانت فيزياء الجسيمات والإشعاع اكتشافات حديثة تمت دراستها بعناية. تم اكتشاف ثلاثة أنواع من النشاط الإشعاعي: جسيمات ألفا وجزيئات بيتا وأشعة جاما. تُرى طاقات جسيمات ألفا المنبعثة وأشعة جاما بقيم مختلفة. في المقابل ، لوحظ أن طاقة جسيمات بيتا المنبعثة (الإلكترونات) تتبع طيفًا مستمرًا ، يتراوح من الصفر إلى الحد الأقصى [2]. يبدو أن هذا الاكتشاف ينتهك قانون الحفاظ على الطاقة ويفتح فجوة في فهم المكونات الأساسية للطبيعة. اقترح ولفجانج باولي فكرة جديدة للجسيمات كحل جريء لهذه المشكلة في رسالة إلى مؤتمر الفيزياء عام 1930. أطلق باولي على جسيمه النظري اسم نيوترون. هذا الجسيم الجديد يحل مشكلة الطاقة ، حيث يكون لتركيبة الطاقة من الإلكترونات والنيوترونات فقط قيمة ثابتة. نقص الشحنة والكتلة يعني أن تأكيد الجسيمات الجديدة يبدو بعيدًا جدًا. حتى أن باولي اعتذر عن توقعه بجسيم كان يعتقد أنه من المستحيل اكتشافه. بعد ذلك بعامين ، تم اكتشاف جسيم متعادل كهربائيًا. هذا الجسيم الجديد يسمى نيوترون ، لكنه ليس باولي “نيوترون”. جودة النيوترونات الموجودة بعيدة كل البعد عن الإهمال. صاغ إنريكو فيرمي أخيرًا النظرية الكامنة وراء تحلل بيتا في عام 1933. بالإضافة إلى دمج النيوترونات ، فإن جسيمات باولي النظرية ، التي تسمى الآن نيوترينوات 2 ، هي جزء مهم من الصيغة. لا يزال عمل فيرمي جزءًا مهمًا من فيزياء الجسيمات اليوم وقدم تفاعلات ضعيفة لقائمة القوى الأساسية. 1 تم تأسيس مفهوم فيزياء الجسيمات ، ولكن في عام 1930 تم اكتشاف نوعين فقط من الجسيمات ، البروتونات والإلكترونات. 2 الاسم الطبيعي لـ Fermi في إيطاليا ، باستخدام اللاحقة -ino ، تُرجم حرفياً باسم Xiaozhongzi. اكتشاف النيوترينو سينتظر باولي حوالي 20 عامًا قبل أن يرى أخيرًا تنبؤاته مؤكدة. صمم فريدريك رينز وكلايد إل كوان جونيور تجربة لاكتشاف النيوترينوات. أساس التجربة هو تدفق النيوترينوات الكبيرة من المفاعلات النووية (1013 لكل سنتيمتر مربع في الثانية). اضمحلال بيتا واضمحلال النيوترونات في المفاعل ينتج مضادات النيترينو. ثم يتفاعلون مع البروتونات على النحو التالي ، ما هي النيوترينوات؟ إنتاج النيوترونات والبوزيترونات. سوف تتصادم البوزيترونات المنبعثة بسرعة مع الإلكترونات وتفني وتنتج أشعة جاما. لذلك ، يمكن الكشف عن البوزيترونات بواسطة شعاعي جاما للطاقة الصحيحة المنتشرة في اتجاهين متعاكسين. لا يقتصر الأمر على اكتشاف أدلة كافية على أن البوزيترونات هي نيوترينوات ، ولكن يجب أيضًا اكتشاف النيوترونات المنبعثة. كلوريد الكادميوم هو ماص نيوتروني قوي يضاف إلى خزان الكاشف. عندما يمتص الكادميوم النيوترونات ، فإنه يثيرها ، وبالتالي يقضي على الإثارة ، كما هو موضح أدناه ،

ما هو النيوترينو

ينبعث منها أشعة جاما. إن الكشف عن شعاع جاما الإضافي بعد وقت قصير من ظهور أول شعاعين يقدم دليلاً على وجود نيوترون ، وبالتالي يثبت وجود النيوترينوات. اكتشف كوان ورينز حوالي 3 أحداث نيوترينو في الساعة. في عام 1956 نشروا نتائجهم. دليل على وجود النيوترينو.

تطبيقات النيوترينو

يبدو أن الجسيم الشبح الذي يكاد يكون من المستحيل اكتشافه لا يفيد المجتمع ، لكن بعض العلماء يدرسون التطبيقات العملية للنيوترينوات. نظرًا لاكتشاف النيوترينوات ، فإن للنيوترينوات استخدامات واضحة. مع زيادة تدفق النيوترينوات بالقرب من المفاعل ، يمكن أن يساعد اكتشاف النيوترينوات في تحديد مواقع المفاعلات النووية المخفية. سيساعد هذا في مراقبة الدول المارقة وضمان الامتثال للمعاهدة النووية. ومع ذلك ، فإن المشكلة الرئيسية هي اكتشاف هذه التقلبات من مسافة بعيدة. في تجربة Cowan-Wrenz ، تم وضع الكاشف على بعد 11 مترًا من المفاعل و 12 مترًا تحت الأرض لحمايته من الأشعة الكونية. قبل النشر في الميدان ، يجب تحسين حساسية الكاشف بشكل كبير. الاستخدام الأكثر إثارة للاهتمام للنيوترينوات هو الاتصالات عالية السرعة. يمكن إرسال حزم النيوترينو التي تقترب من سرعة الضوء مباشرة عبر الأرض بدلاً من إرسالها حول الأرض مثل طرق الاتصال التقليدية. سيسمح هذا بالاتصال السريع جدًا ومفيد بشكل خاص للتطبيقات مثل المعاملات المالية. يعد التواصل مع حزم النيوترينو أيضًا ميزة كبيرة للغواصات. من المستحيل حاليًا الاتصال في أعماق البحر ، ويجب أن تتعرض الغواصة لخطر اكتشافها عن طريق تسطيح الهوائي أو تعويمه على السطح. بالطبع ، لا تواجه النيوترينوات ضعيفة التفاعل مشكلة في اختراق مياه البحر في أي عمق. في الواقع ، أثبت العلماء في Fermilab جدوى هذا الارتباط. قاموا بترميز كلمة “نيوترينو” إلى ثنائي ، ثم استخدموا شعاع النيوترينو NuMI لنقل الإشارة ، حيث 1 عبارة عن مجموعة من النيوترينوات والصفر ليس نيوترينو. تم بعد ذلك فك شفرة هذه الإشارة بنجاح بواسطة كاشف MINERvA. ومع ذلك ، لا تزال مشكلة الكشف عن النيوترينو عقبة رئيسية يجب التغلب عليها قبل دمج هذه التكنولوجيا في المشاريع الفعلية. من أجل تحقيق هذا العمل الفذ ، هناك حاجة إلى مصدر قوي للنيوترينوات لتوليد عدد كبير من النيوترينوات ، مما يضمن إمكانية اكتشاف عدد كافٍ من النيوترينوات لتحديد الهوية 1. هناك حاجة أيضًا إلى كاشف كبير ومتقدم تقنيًا لضمان الكشف الصحيح عن النيوترينوات. يزن كاشف MINERvA عدة أطنان. تضمن هذه العوامل أن الاتصال بالنيوترينو هو تقنية موجهة نحو المستقبل ، وليس الحاضر. يتمثل الاقتراح الأكثر جرأة لاستخدام النيوترينوات في أنه ، نظرًا للنطاق المذهل الذي يمكن أن تنتقل إليه ، يمكن أن تكون وسيلة للتواصل مع الكائنات الأرضية الأخرى. لا يوجد حاليًا أي معدات لإرسال النيوترينوات إلى الفضاء ، وما إذا كان بإمكان الكائنات الفضائية فك تشفير معلوماتنا هي مسألة أخرى تمامًا.

 

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية