🔺 پایان معمای ۳۰ ساله نوترینوها: «ناهنجاری گالیوم» با ریاضیات دقیق حل شد، نه ذرات ناشناخته

🔹 بیش از سه دهه بود که فیزیکدانان در تلاش برای فهم یک مغایرت آماری بزرگ در رفتار نوترینوها بودند؛ معمایی که دانشمندان را به این فکر انداخته بود که شاید ذراتی کاملاً ناشناخته و پنهان در جهان وجود دارند. اکنون تیمی از محققان ایتالیایی در پژوهشی که در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده، نشان دادند که این مسئله نه ناشی از نقص در قوانین طبیعت، بلکه حاصل یک تقریب محاسباتی قدیمی در فیزیک هسته‌ای بوده است.

❕ «ناهنجاری گالیوم» چیست و چرا دانشمندان را سردرگم کرده بود؟
در آزمایش‌های بزرگی که از دهه ۱۹۹۰ برای اندازه‌گیری نوترینوهای خورشیدی انجام شد، دانشمندان جریان ذرات را با استفاده از مخازنی از هسته گالیوم اندازه‌گیری می‌کردند. در این واکنش، با به دام افتادن یک نوترینو، گالیوم به ژرمانیوم تبدیل می‌شود. اما همواره تعداد اتم‌های ژرمانیوم تولیدشده حدود ۲۰ درصد کمتر از حد انتظار بود. این اختلاف بزرگ که با گذشت سال‌ها به سطح قطعیت علمی پنج سیگما رسید، به ناهنجاری گالیوم مشهور شد و این شائبه را به وجود آورد که شاید نوترینوها در مسیر محو می‌شوند.

🔹 در محاسبات سنتی، فیزیکدانان برای سادگی فرمول‌ها، رفتار هسته اتم را مستقل از الکترون‌ها و نوترینوها در نظر می‌گرفتند. گروه پژوهشی موسسه ملی فیزیک هسته‌ای ایتالیا (INFN) این تقریب ساده‌کننده را کنار گذاشت و محاسبات فوق‌العاده دقیقی انجام داد که در آن تمام تعاملات پیچیده کوانتومی میان هسته، الکترون و نوترینو به صورت یکپارچه مدلسازی شد.

❕ فرضیه «نوترینوی عقیم»: مظنونی که از پرونده کنار رفت
اصلی‌ترین فرضیه‌ای که تا پیش از این برای توجیه این اختلاف مطرح می‌شد، وجود نوع چهارمی از نوترینوها به نام «نوترینوی عقیم» بود. این ذره فرضی بر خلاف سایر نوترینوها، حتی با نیروی ضعیف هسته‌ای هم برهم‌کنش ندارد و مشاهده مستقیم آن غیرممکن است؛ ذره‌ای فراتر از مدل استاندارد که تنها از طریق غیبتش حضور خود را نشان می‌داد. با این حال، نتایج محاسبات جدید نشان داد که پس از اصلاح فرمول‌ها، نرخ واقعی واکنش دقیقاً ۲۰ درصد پایین‌تر پیش‌بینی می‌شود؛ عددی که بدون نیاز به ذرات فرضی جدید، با نتایج آزمایشگاهی تطابق کامل دارد.

🔹 این دستاورد یک درس کلاسیک از روش علمی را یادآوری می‌کند: گاهی بزرگ‌ترین معماهای بنیادی با ابداع پدیده‌های ناشناخته حل نمی‌شوند، بلکه نیازمند بازنگری موشکافانه در ابزارهای ریاضی و پیش‌فرض‌هایی هستند که سال‌ها آن‌ها را بدیهی تلقی می‌کردیم.

[منبع]
🆔 @Science_Focus
#فیزیک_ذرات #نوترینو #مدل_استاندارد #ناهنجاری_گالیوم #فیزیک_هسته_ای #کشف_علمی