اولین نتایج مرموزترین آزمایش در علم مدرن منتشر شد

به گزارش مجله خبری نگار،یک تیم بین‌المللی از دانشمندان داده‌های جمع‌آوری‌شده طی دو تُن سال (معادل دو سال جمع‌آوری داده‌ها در صورتی که وزن کریستال‌های مکعبی در آشکارساز یک تُن باشد) را تجزیه و تحلیل کردند و محدودیت‌های وجود احتمالی واپاشی بتای دوگانه بدون نوترینو را اصلاح کردند. طبق نتایج، اگر واپاشی بدون نوترینو رخ دهد، فراوانی آن از یک در ۵۰ سپتیلیون سال تجاوز نمی‌کند - یعنی هر یک تریلیون تریلیون سال یک بار. این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.

در اعماق کوه گران ساسو در مرکز ایتالیا، فیزیکدانان در حال ادامه یکی از مرموزترین آزمایش‌های علم مدرن هستند. پروژه CUORE (رصدخانه زیرزمینی برودتی برای رویداد‌های نادر) که محققانی از دانشگاه ییل و ده‌ها مرکز تحقیقاتی در سراسر جهان در آن مشارکت دارند، با هدف جستجوی یک فرآیند هسته‌ای نادر - واپاشی بتای دوگانه بدون نوترینو - انجام می‌شود. کشف این پروژه می‌تواند درک اساسی از ساختار ماده را تغییر دهد.

در واپاشی بتای دوگانه معمولی، دو نوترون به دو پروتون تبدیل می‌شوند و دو الکترون و دو آنتی‌نوترینو ساطع می‌کنند. اما اگر این فرآیند بدون آنتی‌نوترینو رخ دهد، این بدان معناست که نوترینو و آنتی‌نوترینو یکی هستند، به این معنی که نوترینو، آنتی‌ذره خودش است. این نوع ذره به عنوان ذره مایورانا شناخته می‌شود.

برای ثبت چنین رویداد نادری، دانشمندان در حال انجام مشاهدات در شرایط بسیار تمیز هستند: این آشکارساز تقریباً یک کیلومتر زیر سنگ قرار دارد و توسط سرب بازیابی شده از یک کشتی غرق شده رومی دو هزار ساله، از تابش محافظت می‌شود.

با این حال، حتی در چنین اعماقی، آزمایش‌ها با ارتعاشات پس‌زمینه - از صدای انسان گرفته تا زلزله و امواج ساحل ایتالیا - مواجه می‌شوند. بنابراین، این تیم یک الگوریتم حذف نویز ویژه، مشابه اصل «هدفون‌های حذف نویز»، اما در مقیاس آزمایشگاهی، توسعه داد.

رینا مارویاما، استاد دانشگاه ییل، توضیح داد: «ما بر مطالعه ارتعاشات خارجی تمرکز کردیم و یاد گرفتیم که چگونه آنها را به صورت ریاضی از داده‌ها کم کنیم تا جستجوی این واپاشی فوق‌العاده نادر را بهبود بخشیم.»

دانشمندان بیش از دو دوجین حسگر برای اندازه‌گیری دما، صدا، لرزش و تداخل الکترومغناطیسی نصب کردند و از آنها برای آموزش سیستم جهت تشخیص سیگنال واقعی از «نویز» استفاده کردند.

کارستن هیگر، استاد دانشگاه ییل، گفت: «اگر بتوانیم واپاشی دوگانه بتا بدون نوترینو را تشخیص دهیم، این مدرک مستقیمی خواهد بود که نوترینو یک ذره مایورانا است.» «چنین کشفی توضیح می‌دهد که چرا ماده بیشتری نسبت به ضدماده در جهان وجود دارد و اولین تأیید فیزیک فراتر از مدل استاندارد خواهد بود.»

دانشمندان اطمینان دارند که حتی اگر CUORE در طول سال‌های فعالیت خود نتواند سیگنالی را شناسایی کند، هر اندازه‌گیری جدید آنها را به حل یکی از اسرار اصلی جهان - ماهیت نوترینو‌ها - نزدیک‌تر می‌کند.