شئ ما غريب جداً يحدث لك الأن
سرب من الأشباح يتدفق مباشرة خلال جسدك
يقدر عددهم بمئات الترليونات يعبرون خلال كل واحد فينا فى كل ثانية
مئة مليار .. كل ثانية
ومعظمهم يمر بدون أى أثر ، لذا فانهم كالأشباح الخفية
والامساك بهذه الأشباح كان أحد أكثر التحديات فى تاريخ العلماء
حينما تفكر فى هذا ، يبدو الأمر جنونى
كنا سعداء بما كنا نفعل لكننا لم ندرك أهمية ذلك كاملة
والأن كشفت التجارب أنهم أكثر غرابة مما توقع الجميع
ليس فقط أن ذلك فك الكثير من الغموض لكنهم أيضاً أجدادنا
هل من الممكن أن تكون هذه الأجزاء الصغيرة التى تعبر خلالك الأن
هى السبب الرئيسى فى وجودنا ؟
انهم هنــا
"جون باكول" و "راى ديفيس" أصدقاء منذ ما يقرب من النصف قرن
وفى معظم ذلك الوقت كانوا فى قلب اللغز الأعظم من علم فيزياء الجسيمات
أدر صفحة أخرى
بدأ كل شئ منذ 40 سنة مع تجربة جريئة تحت الأرض
حفر "راى ديفيس" عميقاً تحت الأرض
لبناء مصيدة لأكثر الجسيمات مراوغة فى الطبيعة
كانت تجربة آمن القليل بنجاحها
لقد كانت تجربة تبدو مستحيلة النجاح
وقد أظهرت نتائج لم يصدقها أحد
حسناً ، هناك شئ ما خطأ بهذه التجربة لا ، هذا غير صحيح اعتقد الجميع أن كلاهما قد وقع فى خطأ كبير
لقد كانت صدمة شخصبة وكانت مؤلمة للغاية
لقد تعلمنا من ذلك لكنها كانت صدمة مؤلمة
لكن طوال عقود رفض "ديفيس" و "باكول" الاستسلام
مقتنعين أنهم على صواب
هذه قصة كيف أن تجربة لم يؤمن أحد بنجاحها قد أدت الى اكتشاف مذهل
اكتشاف سيجعل العلماء يعيدون النظر فى النظريات الأساسية
لما يتكون منه الكون ومن أين قد أتى
وكل هذا بسبب جزئ صغير "خفى وغامض تماماً يدعى "نيترينو
لكن قصة النيترينو بدأت قبل تجربة باكول وديفس بكثير
بدأ كل شئ بخطاب فى الرابع من ديسمبر عام 1930
أحد أشهر الخطابات فى تاريخ العلم
"وقد كُتب بواسطة العالم النمساوى "ولفجانج بولى
لزملائه لحضور مؤتمر حول موضوع أثار لغزاً كبيراً بين علماء الفيزياء
ظاهرة التحلل الاشعاعى
سيدات وسادة النشاط الاشعاعى
"لسوء الحظ ، لا استطيع المجئ شخصياً الى "جبيجين حيث لا يمكن الاستغناء عنى هنا
"بسبب حفلة ستقام هنا فى"زيورخ
فى العقود القليلة الأولى من القرن العشرين
حققت الفيزياء الذرية ضربات قوية فى فهم مم يتكون الكون
اعتقد العلماء أن كل الذرات تتكون من مجرد نوعين من الجسيمات المشحونة كهربياً
البروتونات فى نواة الذرة محاطة بسحابة من الالكترونات
بشكل غريب ، كانت نواة بعض الذرات غير مستقرة
كان "بولى" يتعامل مع موقف شديد الغرابة
فى المستوى الذرى للنواة وجسيمات أصغر منها
د. بوريس كيسر فيرمى لاب
كانت العديد من الأشياء لا تدوم للأبد انها تتحلل أو تضمحل كما نسميها
فى ذلك الوقت كان التحلل الاشعاعى هو اللغز الأعظم فى الفيزياء
عندما تتحلل النواة كانت تطلق طاقة غالباً فى صورة اطلاق الكترون
وكانت طاقة هذا الالكترون هى المشكلة بدى وأنها غير كافية
هناك مبدأ شديد الثبات والاستقرار بالفيزياء
يدعى مبدأ بقاء الطاقة
ومفاده أنه لا يمكن زيادة الطاقة عما كان من قبل ولا يمكن نقص الطاقة أيضاً
لا يمكن خسران الطاقة التى كنت تمتلكها فالطاقة لا تختفى
لكن هذا ما كان يبدو حدوثه
الطاقة التى فقدتها النواة حين تحللت لابد أن يمتلكها الالكترون
فلا يوجد مكان أخر لخروج الطاقة
لكن بدى وأن الالكترون لا يحمل الطاقة التى من المتوقع له أن يحملها
فى الحقيقة تم اكتشاف
انه مع اختلاف التحلل دائماً مع كل نواة كان يحدث الأمر نفسه
لم يكن الالكترون يحمل الفرق فى الطاقة
بوضوح ، لم يحمل كل الطاقة التى تم اطلاقها
كان يبدو أن الطاقة تختفى
"لكن اختفاء الطاقة لم يكن مقبولاً لدى "بولى
لابد وأن الطاقة ذهبت الى مكان ما
حان الوقت لاظهار بعض الجرأة
لدى فكرة متهورة لعلاج الأمر للحفاظ على قانون بقاء الطاقة
كانت فكرة بولى أن هناك جزئ ثالث متورط فى ظاهرة التحلل الاشعاعى
نوع جديد من الجسيمات لم يره أحد من قبل
والذى يحمل فعلياً تلك الطاقة المفقودة
لقد اقترح بالاضافة الى الجسيمات القليلة المعروفة بذلك الوقت
أن هناك جسيماً أخر
والذى يتم اطلاقه أثناء التحلل الاشعاعى مع الالكترون
اقترح بولى بأن الجسيم الجديد كان شديد المراوغة
وصعب اكتشافه وهذا هو سبب عدم رؤيتنا له من قبل
وأن هذا الجسيم يأخذ ما لم يأخذه الالكترون من طاقة
هذا يحفظ مبدأ بقاء الطاقة
لقد فعل هذا - وأنا متأكد - بكل تردد لكنه فعلها
كانت حركة جريئة للغاية
لكنه بمحاولة حل المشكلة قد صنع مشكلة أخرى
لم يكن هناك دليل حقيقى على "وجود هذا الجسيم المسمى "النيترينو
وقد خاف بولى من أنه لن يكون
أدرك أنه وبخلاف كل الجسيمات الذرية فان النيترينو ليس له شحنة كهربية
وهذا يجعلها غير مرئية للكواشف ويمكنها من العبور خلال المواد الصلبة
بدون احداث أثر
كان النيترينو شبحاً حقيقياً بين الجسيمات
اكتشف الجميع أن هناك استحالة عملية لرؤية هذه النيترينوز
وأعتقد أن هذا سبب عزوف الجميع عن مجرد المحاولة لعقود كثيرة
بروفيسور جونز شيلتز جامعة كاليفورينا - ايرفين
لكن شئ ما قد حدث غير الفيزياء والعالم معاً
قوة القنبلة النووية تأتى بسبب سلسلة تفاعلات من التحلل الاشعاعى
اذا كان بولى محقاً لابد أن يرافق الانفجار كمية كثيفة من النيترينوز
فى خمسينات القرن العشرين كان "فريد راينوس" شاباً باحثاً
يعمل فى هيئة الردع الأمريكية النووية
لكنه كان شغوفاً بأساسيات الفيزياء
وأدرك أن برنامج الأسلحة النووية هو المكان الأنسب لاصطياد النيترينو المراوغ
جلس فى مكتب لمدة طويلة يحدق فى ورقة بيضاء محاولاً التفكير بفكرة ، وقد قرر البحث عن النيترينو
بالنسبة له لم يطيق فكرة أن النيترينو موجود ولا يمكننا رؤيته وقد قرر أن يحل هذه المعضلة
أدرك راينوس أنه اذا كان التفاعل المتسلسل فى القنبلة النووية ينتج النيترينوز
فكذلك ستفعل سلسلة التفاعل فى المفاعل النووى
فى المفاعل ، لديك عناصر تتحلل وتطلق النيترينوز
ولديك الكثير منها ، عدد ضخم جداً
بروفيسور هنرى سوبيل جامعة كاليفورينا - ايرفين
عشرة متبوعة بـ 13 صفراً بعدها كل ثانية تعبر كل سنتيمتر مربع من الكاشف بجوار المفاعل
ما يجعله مصدراً كثيفاً للنيترينوز
ربما راينوس وزملائه أخيراً سيقبضون على الجسيم الشبح
"وقد أسموا مشروعهم "مشروع الشبح الخفى
لكنهم مازالوا يواجهون المشكلة الأساسية
النيترينو ليس لديه شحنة كهربية ما يجعله خفياً
لكن فريد راينوس اعتقد أن لديه طريقة لاكتشاف النيترينو بطريقة التفويض
بالرغم من أن النيترينوز تمر مباشرة عبر المواد بدون أى أثر
لكن فقط بالصدفة التامة فان النيترينو ربما يصطدم مع النواة
ويسبب اطلاق جسيم مشحون كالالكترون
كان النيترينو خفياً لكن تفاعلات النيترينوز هذه لم تكن
فى تجربة راينوس كان الدليل هو اكتشاف زوج من التغيرات فى الطاقة
واحد من الجسيم المطلق والأخر من النواة المتحولة
كانت هناك علامة واضحة بهذا الاكتشاف
أنك ترى نبضة الأن ، ثم ترى نبضة أخرى بعدها مباشرة بوقت محدد
وهذا السلوك المميز مَكَّن من اكتشافها بالكاشف
كانت القضية هى مراقبة المذبذب
فى انتظار هذه النبضات الثنائية
فى الرابع عشر من يونيو عام 1956 أعلن راينوس ورفاقه اكتشاف النيترينو
وقد أرسلوا برقية الى "بولى" يعلمونه باكتشافهم
وكان بولى سعيداً جداً ، وقد قال حينها
‘كل شئ يأتى للرجل الذى يعرف كيف ينتظر’
كان بولى محقاً الطبيعة تحتاح الى النيترينو
وحقيقة ، سريعاً ما أدرك العلماء
أن كل العناصر الأساسية بالطبيعة ، كالكربون والأكسجين تم انتاجهم عن طريق سلسلة من التفاعلات النووية
ما كان مستحيلاً بدون النيترينوز
انها مقادير أساسية بالكون
وبدونهم ، فان النجوم لم تكن لتسطع
وهذا ما جعل راى ديفيس وجون باكول فى منتصف الحلبة
انها هنا
منذ 40 سنة اشتهر "راى ديفيس" بتصميم التجارب
الرجل الذى تخصص فى تأكيد الحقائق التى احتاجها العلماء فى نظرياتهم
كان جون باكول فى بداية حياته المهنية وقد اهتم بالفيزياء الفلكية
علم يهتم بدراسة النجوم
ما جمعهم سوياً هو الرغبة فى فهم سبب اشراق النجوم
وقد أمن كلاهما أن النيترينوز سوف تسمح لهم بذلك
"بالنسبة لى ، ولـ"راى كان تحدٍ كبير بأن ننظر الى داخل النجوم
بالطرية ذاتها التى ينظر بها الطبيب الى جسدك باستخدام الموجات فوق الصوتية أو أشعة اكس
وقد أردنا نفس الشئ مع النيترينوز واستخدامها للنظر الى داخل الشمس
بروفيسور جون باكول معهد الدراسات المتقدمة - برينستون
ورؤية حقيقة التفاعلات النووية داخل عمق النجوم
فى داخل لـُب كل نجم
عملية تدعى الاندماج النووى تنتج كميات هائلة من الطاقة
على الأقل كانت النظرية كذلك لم يرى أى أحد حقيقة ما يحدث
لا ينتج الاندماج النووى مجرد الطاقة التى تجعلها تشرق لكن أيضاً النيترينوز ، الكثير منها
بالنظر الى سطح الشمس لا تعلم تفاصيل ما يحدث فى الداخل العميق
لكن بالنظر الى النيترينوز الناتجة من الشمس يمكنك ذلك
النيترينوز هى رسائل كونية انها تسافر من الشمس الى الأرض دون عوائق
ابحث عن النيترينوز ، وستجد دليلاً أن الاندماج النووى هو سبب ومصدر طاقة الشمس
"لذا ، "ديفيس" سأل "باكول كم عدد النيترينوز التى تنتجها الشمس بالضبط
هذا يعنى أول نموزج حساب تفصيلى لتفاعلات الاندماج داخل عمق النجوم
وقد أظهر ذلك نتيجة مدهشة
لقد أدركنا أن الشمس تنتج كمية ضخمة جداً من النيترينوز طوال الوقت
كل ثانية خلال ابهامى وابهامك
حوالى مئة مليار من هذه النيترينوز الشمسية ستعبر كل ثانية
مئة مليار من النيترينوز الشمسية تعبر ابهامك كل ثانية
فى كل يوم فى كل عام من حياتك وأنت لا تلاحظ ذلك أبداً
بالنسبة لـ "راى" ، كان التحدى واضح اثبات أن نموزج الاندماج الشمسى لجون
تنبأ بعدد النيترينوز الشمسية بشكل صحيح
"فى عام 1965 عمل "راى ديفيس على أحد أصعب التجارب فى تاريخ العلم
حساب النيترينوز القادمة من الشمس
ما عنى بناء معمل عميق تحت "الأرض فى منجم ذهب بـ "ثاوث داكوتا
للوقاية من الاشعاعات المشوشة القادمة من الفضاء
كان صميم التجربة أنها مصيدة للنيترينوز
600طن من سائل للتنظيف سائل ملئ بذرات الكلور
عندما يصطدم النيترينو بذرة الكلور فانه يحولها الى ذرة أرجون
والأرجون - هذا الشكل خصوصاً - سوف يكون مشعاً
اعتقد "راى" أنه من الممكن استغلال النشاط الاشعاعى للأرجون للحصول عليها
كانت الفكرة أنه كلما زاد عدد النيترينوز المتدفق خلال الخزان زاد عدد ذرات الأرجون المتكونة
لذا بحساب عدد ذرات الأرجون ربما ينجح راى مباشرة فى احصاء النيترينوز
وهنا ظهرت الصعوبة البالغة للتجربة
ترليونات النيترينوز كانت تمر خلال الخزان كل ثانية
لكن تفاعلها كان نادر جداً بواقع تكون 10 ذرات أرجون فقط فى كل اسبوع
ما جعلها مهمة مستحيلة ومضحكة
حسب "ديفيس" أنه بوجود خزان يحوى 350 زليون من ذرات الكلور
المترجم : زليون رقم غير معرف رياضياً يستخدم للدلالة على رقم كبير جداً جداً
وعناصر أخرى ، سيستخرج منها فقط 10 ذرات أرجون
ذلك أسوء من ابرة فى كومة من القش
ورغم هذا ، كل عدة أسابيع سوف يضخ "راى" الهيليوم خلال السائل
ليستطيع جمع ذرات الأرجون المتكونة
ومن ثم يرسلهم الى معمله الجديد بنيويورك ليحصيهم
كنت أضحك لسفره كل هذه المسافة مع أنبوبة صغيرة مليئة بلاشئ
أنـًّـا ديفيس زوجة راى ديفيس
لم يكن ذلك صحيح تماماً فقد تحولت الى شئ هام جداً من اللاشئ
لكن النتائج الأولية أظهرت على الفور أن هناك شئ خاطئ
توقع "جون باكول" عشرة ذرات أرجون اسبوعياً لكن "راى" أحصى ثلاثة فقط
كانت معظم النيترينوز مفقودة
"كان واضحاً فى البداية أن "راى يحصد عدد أقل من النيترينوز التى توقعتها
حوالى الثلث ، وكان ذلك مشكلة كبيرة
كنا نتحدث أنا ووالدى كلما أتيت الى المنزل
وكان شئ مربك حقاً أن العدد كان قليلاً
د.اندريو ديفيس جامعة شيكاغو
بدى وأن تجربة "راى" ببساطة لا تعمل
كان يأتى الناس ويقولون
حسناً ، لابد أن هناك خطأ ما بالتجربة لا يمكن أن يكون ذلك صحيحاً
كان الشك أمر واضح
لقد قام بشئ يبدو مستحيلاً بالكامل
لو أخذت صورة لحجم خزان السائل الذى استخدمه
والتفكير بكم الذرات الذى يحتويه هذا الخزان وحقيقة أن ما استخرجه هو عشرة أو ثلاثة أو أربعة ذرات
! وهو يجلس ليحصيهم ؟ صدقاً ؟ يا الهى ! لا أصدق
على أى حال ، لم يكن هناك سبب للقلق بشأن النيترينوز المفقودة
اعتقد معظم الفيزيائيين أنهم سيتخطوا تلك المشكلة
نعتقد بأن "راى" يمكنه تطوير حساسية معداته وسوف يكتشف النيترينوز بدقة
بروفيسور ويليام فولر BBC 1969
على كل حال انشغل علماء فيزياء الجسيمات بأشياء أخرى للاحتفال بها
بمنتصف السبعينات للقرن العشرين بدى أننا امتلكنا الوصفة الكاملة للكون
النموزج القياسى لفيزياء الجسيمات نظرية واحدة جمعت كل الاكتشافات
تدعى بأن كل شئ موجود صُنع من 12 جسيماً أساسياً
بما فيهم النيترينوز
لكن كان هناك أكثر من نوع كان للنيترينوز نكهات مختلفة
لدى هنا نيترينو ، ها هو
المشكلة أنه عندما تنظر الى أحدهم يبدو أن هناك اثنان منهم
كانت الشمس تطلق نوعاً واحداً من النيترينوز "الالكترو-نيترينو"
"النكهة الوحيدة التى كشف عنها "راى
لكن كان هناك أيضاً "الميون-نيترينو" ، و"التاو-نيترينو"
هناك ثلاثة نيترينوز هلا تعطينى يدك مرة أخرة ؟
النيترينوز لديها خصائص غريبة ليس فقط أنها لا تملك شحنة كهربية
طبقاً للنموزج القياسى ، فليس لديها كتلة ما يعنى أنها تسبح خفية بالفضاء
بسرعة الضوء
كان النموزج القياسى فعال جداً فكل التجارب التى قام العلماء بها
كان النموزج القياسى يتنبأ بنتائجها بدقة
ما عدا تلك التجربة بخصوص النيترينوز المفقودة
خلال الثمانينيات .. استمر "راى" بتطوير معداته وعام وراء عام ، كانت النتائج تتكرر
استطاع فقط الحصول على ثلث "النيترينوز التى توقعها "جون باكول
أصبح متأكداً من صحة تجربته
لقد عشنا داخل التجربة وقتاً طويلاً وفكرنا بكل الاختبارات المحتملة
راى ديفيس هوريزون 1976
وشعرنا بصحة تجاربنا "وأدركنا أنها كما أطلق عليها "جون باكول
نتيجة غير مقبولة بالمجتمع العلمى
"لكن اذا صحت تجربة "راى بشأن عدد النيترينوز القادمة من الشمس
"فلابد أن هناك خطأ ما فى توقعات "جون
تحول الشك العلمى الى جون
كل علماء الفيزياء النظرية ظنوا أننا علماء الفيزياء الفلكية قد أخطأنا فى حساباتنا
وأن ذلك خطأنا
جون باكول هوريزون 1976
وأننا لا نفهم أبداً ما يدور بداخل مركز الشمس ، ولا تقدير للجهود التى بذلناها
ربما يكون لُب الشمس أكثر برودة مما اعتقد جون
أو ربما هذه التفاعلات النووية كانت تبدأ فى التباطؤ
ما يفسر وجود تلك الكمية الصغيرة من النيترينوز
وهذا أيضاً يعنى أن الأرض تنتظر مصير التجمد
أعتقد أن هذا لفت الأنظار اذا كان هناك خطب ما بالشمس
فان الجميع سوف يهتم بذلك
لكن "جون باكول" كان متأكداً بأنه لا يوجد خطب ما بالشمس
بالرغم من وابل الانتقادات فقد استمر اصراره أن الشمس تنتج نيترينوز أكثر
"مما كشف عنها "راى
لم يهم كم كنت مقتنعاً بأنهم كانوا مخطئين
كل عام على مدار 30 عاماً كان يلزم على اثبات علمى
بأن توقعى للشمس كان صحيحاً وبالتالى علينا أخذ التناقض على محمل الجد
كان الأمر يزيد غرابة أكثر فأكثر
"لم يستطع أحد رؤية خطأ بنتائج نظرية "جون "ولا ايجاد أخطاء بتجربة "راى
هذه صورتى المفضلة هذا وأنت تسبح
لكن وبالنهاية ، فقد نالوا اهتمام الجميع
أصبح غموض النيترينو اللغز الأكبر فى علم فيزياء الجسيمات
كل شئ يشير الى دقة هذه الأدوات وتمكننا بدقة من تحديد عدد النيترينوز القادمة من الشمس
باتريك موور - 1983
لكن الشواهد تتعارض مع النظرية ببساطة عدد النيترينوز غير كافى
وهذا أدى الى تعجب الجميع
أعتقد أننا بحاجة الى تجربة جديدة لاثبات من هو المحق ومن هو المخطئ
فى "كاميوكا" باليابان ، كان لديهم تجربة أخرى لكنها لم تكن لدراسة الشمس
ولم تصمم حتى للكشف عن النيترينوز لكن بدى أنها تزيد الأمور غموضاً
فى عام 1983 ، بدأ اليابانيون دراسة نوع نادر من التحلل النووى
"وبنوا تجربة تسمى "كاميوكوندا عميقاً داخل جبل للوقاية من اشعاعات الفضاء
لكن كان هناك شئ وحيد لم يستطيع الجبل وقايتهم منها
النيترينوز
لم تكن المشكلة هى النيترينوز من الشمس لكن "الالكترو،والميو-نيترينوز" القادمة من الغلاف الجوى
عندما تتصادم الأشعة الكونية من الفضاء مع جزيئات الهواء
هناك العديد من الجسيمات تأتى من الكون
وهى تسمى الأشعة الكونية وهى تضرب الأرض وتنتج العديد من الجسيمات
د.يوشيرو سوزوكى مدير مرصد كاميوكا
بما فها النيترينوز
كانت هذه النيترينوز مزعجة وكانت تشوه على ما كانوا يبحثون عنه
لكنهم وجدوا شيئاً غريباً بخصوص هذه النيترينوز من الغلاف الجوى
وجدوا أن هذه النيترينوز لا تأتى كما توقعنا
د.كونيو إنوى جامعة طوكيو
بغرابة شديدة ، وجدنا أن النيترينوز القادمة من الغلاف الجوى أقل مما توقعناه
وقد سمينا ذلك غموض نيترينو الغلاف الجوى
"باختصار ، تماماً كـ "ديفيس" و"باكول وجد العلماء فى "كاميوكوندا" أن النيترينوز مفقودة
بدى دائماً أن مشكلة النيترينو تتعلق بالشمس
لكن وللمرة الأولى بدأ البعض يتساءل اذا ما كانت المشكلة تتعلق بالنيترينوز نفسها
رجع الفيزيائيين للأساسيات
علموا بأن هناك ثلاثة أنواع من النيترينوز
لكن لم يكن هناك أية تجارب للكشف عن الأنواع الثلاثة
فهل من الممكن أن يكون ذلك هو مفتاح حل المشكلة ؟
"انه لأمر غير مقبول أن تكشف تجربة "راى "عن ثلث ما توقعه "جون
وهناك ثلاثة نكهات للنيترينوز
بروفيسور ديفيد وارك الكلية الامبراطورية - لندن
لذا فليس من الصعب معرفة أن أعداد النيترينوز الأخرى مرتبطة
لكن هذا الارتباط ليس واضحاً
صحيح أن "ديفيس" قد كشف عن نوع واحد من الثلاثة نكهات
لكن هذه النكهة الوحيدة التى تنتجها الشمس
على كل ، لم يكن هذا ما تفعله حقيقة
كان هناك اقتراح نظرية بأن النيترينوز من الممكن أن تتغير من نوع الى نوع أخرى
وهذا ما يسمى بتذبذب النيترينوز
أنت ترسل النيترينو فى نكهة محددة لكن لاحقاً عند الكشف عنه ربما تجده نوع أخر
هذه النظرية تقترح بأن النيترينوز تتغير باستمرار من نوع الى أخر
بينما تسافر عبر الفضاء
"ما بدأ كـ"الكترو-نيترينو "سوف يتغير الى "ميون-نيترينو
"ولاحقاً يتحول الى "تاو-نيترينو "ثم مر أخرى الى "الكترو-نيترينو
وفى الحقيقة يمكنه التغير ذهاباً واياباً مرة بعد مرة باستمرار
وهذا سبب تسمية تذبذب النيترينو وهذه الظاهرة تشبه البندول
هل هذا هو سبب أن "راى" يرى فقط ثلث النيترينوز التى توقعها "جون" من الشمس
فى الوقت ما بين الانتقال من لُب الشمس الى الأرض
هل من الممكن أن "الالكترو-نيترينو" تذبذب الى ميون-نيترينو" ، و"تاو-نيترينو" ولم ترصدهم التجربة"
هذا قد يفسر كل شئ
كانت هناك مشكلة واحدة
المشكلة فى ذلك أن النيترينوز فى النموزج القياسى كانت عديمة الكتلة
والنيترينوز عديمة الكتلة لا يمكنها فعل ذلك لا يمكنها التحول من نوع الى أخر
هذا التحول يتطلب وقت لحدوثه
أى شئ يتغير يحتاج الى وقت يمر عليه
لكن النموزج القياسى قال بأن النيترينوز جسيمات عديمة الكتلة
وتسافر بسرعة الضوء
وطبقاً لأينشتين حينما تسافر بسرعة الضوء
.. فليس هناك وقت ، وبالتالى
لا تغيير
حينما يتحرك جسيم بسرعة فإن وقته وساعته الداخلية تبطئ
وعندما يقترب من سرعة الضوء
فإن ساعته تبطئ حتى تتوقف تماماً
الجسيم عديم الكتلة يسافر بسرعة الضوء ولا يدخل الوقت بحساباته
بدون كتلة .. فان النيترينو سيتجمد وقته
يسافر بسرعة الضوء دون القدرة على التحول
ان تحول النيترينو هى ظاهرة تعتمد على الوقت
وتتطلب ساعة داخلية له ، وذلك يتطلب أن يسافر النيترينو بسرعة أقل من الضوء
وذلك يتطلب أن يكون النيترينو له كتلة
ولذلك فان ذلك التفسير بالنسبة لـ"ديفيس" عديم الفائدة
لأنه اذا لم يكن للنيترينوز كتلة لن يكون لها القدرة على التذبذب
وحينها اذا كان هناك ثلاثة أضعاف هنا أو هناك لا يهم وهذا ليس بتفسير
لكن بعد ذلك قام العلماء باكتشاف غيًّر كل أفكارهم عن النيترينو
رجوعاً الى اليابان قام العلماء بالانتهاء "من نسخة مكبرة من تجربة "كاميوكوندا
"كاميوكوندا فائقة"
حسناً ، تلك حقاً فرصة كبيرة
لذا فقد قررت الاستمرار لقد غيرنا الكواشف وطورناها
بروفيسور ماساتوشى كوشيبا جامعة طوكيو
لجعله قادر فعلياً على كشف كل أنواع النيترينوز
كاميوكوندا الفائقة كانت حقاً بناء ضخم
خزان بطول 40 متراً
تحمل 50 ألف طن من الماء شديد النقاء
ومحاطاً بـ 11 ألف من أنابيب تضخيم الضوء
مازال بامكانها الكشف فقط عن "الالكترو،والميون-نيترينو"
لكن بسبب حجمها الكبير فيمكننا معرفة الاتجاه الذى أتت منه النيترينوز
يأتى النيترينو الى الكاشف وينتج جسيماً مشحوناً
والاتجاه الذى يذهب اليه الجسيم المشحون هو نفس الاتجاه الأصلى للنيترينو الى حد كبير
لذا باعادة بناء مسار الجسيمات المشحونة يمكننا معرفة المكان الذى أتت منه النيترينوز
لذا يمكنك وضع خريطة دقيقة ومعرفة عدد النيترينوز القادمة من مكان ما
هنا وهنا وهنا يمكنك وضع خريطة للسماء
لكن عندما قاموا بوضع خريطة للنيترينوز
اكتشف فريق كاميوكا شئ مذهل
تُنتج النيترينوز فى الغلاف الجوى حول الأرض بأكملها
ليس فقط فوق رؤسنا ، لكن أيضاً بعيداً تحت أقدامنا 13 ألف كيلومتر
فى الجانب الأخر من الأرض
ولأن الأرض شفافة تماماً للنيترينوز
فإن كواشف "كاميوكا" ترى أعداداً متساوية من النيترينوز تأتى من كافة الاتجاهات
لكن هذا ليس ما وجدوه
يجب أن تتساوى أعداد النيترينوز القادمة من أعلى ومن أسفل
لكن ما وجدوه أن أعداد النيترينوز القادمة من أسفل تقريباً نصف ما يصل من أعلى
عدد النيترينوز النازلة من أعلى عبر مسافة صغيرة
تقريباً كما توقعناها
لكن عدد النيترينوز القادمة من أسفل خلال الأرض
والتى تسافر عبر عشرات الألاف من الكيلومترات أقل كثيراً مما توقعناه
والفرق لابد أن يكون هو التوقيت الذى تأخذه النيترينوز للوصول الى كاميوكاندا
ذلك يتناقض مع فكرة أن النيترينوز ليس لديها احساس بالوقت
فقط هذه الحقيقة
أن النيترينوز القادمة من أعلى لأسفل تأتى أسرع من النيترينوز التى تأتى من أسفل لأعلى
هذا ما يخبرنا أن النيترينوز لها كتلة
لأن ذلك يعنى أن النيترينوز تدرك المسافات
والطريقة الوحيدة كى تدرك ذلك هو ألا تتوقف ساعتها الداخلية
مما يعنى أنها لا تسافر بسرعة الضوء ما يعنى أنها لابد أن تمتلك كتلة
لقد كانت مفاجأة كالقنبلة
أدرك العلماء فجأة أن النموزج القياسى مخطئ تماماً بشأن النيترينوز
النيترينوز لها كتلة ، ويمكنها التغير بين النكهات
لذا هل من الممكن أن تكون النيترينوز هناك طوال ذلك الوقت
"فقط تتغير لنكهات أخرى لا تكشفها تجربة "راى
كان هناك طريقة واحدة للتأكد من ذلك
تحولت كل العيون الى منجم نيكل فى "سادبرى ، اونتريو" بكندا
هنا 2 كيلومتر أسفل الأرض فريق من علماء بريطانيا ،كندا ،أمريكا
يبنون نوع جديد من كواشف النيترينوز حساسة لكل أنواع النكهات المختلفة
كانت أعمق تجربة تم بناءها على الاطلاق وكان عليها أيضاً أن تكون الأكثر نظافة
لأن الاشعاعات المشوشة لا تأتى من الفضاء وحسب
لكن أيضاً من داخل الصخور ذاتها
لو كان لدينا كمية صغيرة من التراب مثل هذه فى الكاشف فسوف يدمرها
وسوف تدمر حساسيتها للنيترينوز وذلك بحجب اشاراتها
لذا علينا بناء كاشف ذو مستويات عالية جداً من النظافة
علينا القضاء على كل الملوثات
"كل هذه الاحتياطات فى "مرصد سادبرى للنيترينوز للاختصار SNO أو
جعلته ربما أقل الأماكن للنشاط الاشعاعى فى الكون
SNO عند الانتهاء من بناء الكاشف فى
كان مركز الكاشف هو أقل الأماكن اشعاعاً فى النظام الشمسى
بعد 9 سنوات من البناء أخذ البيانات فى نوفمبر عام 1999 SNO بدأ
للبحث عن دليل أن النيترينوز يمكن أن تغير نكهاتها
حينما التحقت بالتجربة كنت أخمن بأنه لا يوجد تذبذب لللنيترينوز وبدى لى ذلك غريباً
د.ستيف بيلر جامعة اكسفورد
فى قلب الكاشف كانت كرة من الاكريليك تحتوى على ألف طن من الماء الثقيل
المترجم : الاكريليك : مادة مركبة ذات خواص معينة ، كالتى تستخدم فى صناعة الطفايات
حيث سيتفاعل النيترينوز معها بطريقتين متميزتين
أحد التفاعلات كان حساساً فقط للالكترو-نيترينو
وهناك تفاعل مختلف والذى لا يأبه بنوع النيترينو المتفاعل معه
لذا فهو يكشف عن كافة الأنواع
والأن قياس هذه التفاعلات يسمح "مباشرة بالتأكد من حسابات "جون
والتأكد من أن عدد النيترينوز التى توقعها جون هى التى تصل فعلياً من الشمس
على مدار 50 عاماً ، كانت توقعات جون بشأن عدد النيترينوز القادمة من الشمس
تتعارض مع تجربة صديقه للكشف عنها
لكن هذا أخيراً .. كان على وشك أن يتغير
طوال 19 شهراً ، عبرت 10 مليار تريليون SNO من النيترينوز فى صمت خلال الكاشف فى
فقط ألفان منهم تفاعل مع الماء الثقيل
تقريباً كل علماء الفيزياء النظرية اعتقدوا بأننا علماء الفيزياء الفلكية قد أخطأنا
لم يكن هناك تفسير أخر غير أن أحد هؤلاء الرجال مخطئ
ببساطة ليس هناك نيترينوز كافية وهذا جعل الجميع يتعجب
نتيجة غير مقبولة بالمجتمع العلمى
SNO فى يونيو عام 2001 ، أعلن فريق عن حساباته لأعداد النيترينوز القادمة من الشمس
مأخوذ فى الاعتبار الكشف عن الثلاثة نكهات للنيترينوز
كان أمر عظيم أن يكون ذلك حقيقي فالشمس تعمل كما توقعناها ، وذلك جيد
وهنا الأمر المضحك أن النيترينوز القادمة من الشمس الى الأرض
"ليست كلها من نوع واحد "الكترو-نيترينو
وأن لديها حالة من التغير فى طبيعتها
لعقود .. كان السؤال هو من المحق ؟ "راى" أم "جون" ؟
والاجابة أن كلاهما كان صحيحاً لقد كان النموزج القياسى هو الخطأ
لقد اتصل بى أحدهم من النيويورك تايمز بعد الاعلان عن الأمر
وسألنى كيف أشعر وبدون تفكير قد أجبته .. أننى أشعر
بالرقص .. وأننى سعيد جداً
وقد ظل أبنائى يتبادلون البريد الالكترونى بينهم طوال الاسبوع
هل رأيت ما قيل فى النيويورك تايمز أن والدنا يرقص فرحاً
وظلوا يتحدثون عن هذا لكننى بالفعل كنت شديد الابتهاج
تعلم كان ذلك لمدة ثلاثة عقود ، والناس تشير الى وتقول
هذا هو الرجل الذى أخطأ فى حسابات النيترينوز التى تنتجها الشمس
وفجأة لم يكن الأمر كذلك
وكان الأمر أشبه برجل أُدين فى جريمة فاضحة
وثبت به براءته DNA وتم عمل اختبار
وهذا تماماً ما شعرت به
بتعديل الأخطاء فى النموزج القياسى فتحت تذبذب النيترينوز عالم جديد من الفيزياء
تحول الأمر باكتشاف أن النيترينوز لها كتلة
وبدى لذلك عواقب مدهشة على الكون
هناك ما يقارب مليار منها لكل بروتون بالطبيعة لذا حتى لو أعطيتها كتلة صغيرة جداً
فان كتلتها سوف تهيمن على كل شئ نراه
ربما كل كتل النجوم والكواكب والغبار مجتمعة وكل ما حولنا له كتلة أقل بكثير من كتلة النيترينو فى الكون
وحقيقة ، فانها قد تكون أساسية بشكل أكبر من ذلك
واليوم ، يقود النيترينوز العلماء الى نظريات جديدة
ربما تجيب على أسئلة صعبة لم يستطع النموزج القياسى أن يجيب عليها
فى الانفجار الكبير ربما تولدت كمية ضخمة من النيترينوز
واذا كان للنيترينوز كتلة من المحتمل أن الكتلة الموجودة فى الكون اليوم
نشأت بفضل تحلل عدد النيترينوز الضخمة المتولدة فى الكون المبكر
لذا قد نكون نحن أحفاد النيترينوز كل المواد التى نتكون منها
ربما قد صُنعت بالكامل بفضل تحلل النيترينوز
لذا بطريقة ما ، قد تخبرنا النيترينوز عن سبب وجودنا
ان قصة الكشف عن النيترينوز أكثر الجسيمات مراوغة فى الكون
ربما تجعل العلماء فى قلب البحث للكشف عن أصول كل شئ حولنا
وقد بدأ كل هذا منذ 40 سنة مع التجربة الرائدة لـ"راى ديفيس" تحت الأرض
راى ديفيس" هو بطل حقيقى" لكل من يعمل فى هذا المجال
كان هذا هو الرجل الأول حقيقة الذى يحاول جدية
الكشف والقياس لشئ بدى مستحيلاً ملاحقته يأتى من الشمس
ان اصرار راى ديفيس فى مواجهة ما بدى أنها نتائج خاطئة
والتناقضات بين ليس فقط النظرية والتجربة لكن أيضاً بين تجربته وتجارب أخرى
د. بوريس كيسر فيرمى لاب
وقد أصر على موقفه ، وقد كان محقاً
استمر "راى" فى عمله على التجربة حتى الثمانينات من عمره
حتى أُجبر على التوقف بسبب اصابته بمرض الزهايمر
وفى أحد أيام شهر اكتوبر عام 2002 أتى لـ"أنَّا ديفيس" اتصالاً هاتفياً فى الصباح الباكر
ابن أخى والذى يعمل فى راديو منيسوتا اتصل بنا فى السادسة صباحاً ثم قال
تهانينا .. وقد قلت له لماذا ؟ فقال لى .. ألم تعلموا ؟
حصل "راى" على جائزة نوبل فى الفيزياء
جمعنا كل أبناءنا الخمسة وأزواجهم مع 11 حفيداً
"ذهبنا مباشرة الى "ستوكهولم واستمتع الجميع طوال ثمانية أيام هناك
كانت حاشية ديفيس 23 بما فيهم هو نفسه
د.اندريو ديفيس ابن راى ديفيس
لذا كان الأمر مميزاً جداً
شارك "ديفيس" جائزته مع العالم "الذى قام على تجربة "كاميوكا
"ماساتوشى كوشيبا"
كنت سعيداً
كنت سعيداً .. هذا كل شئ
انهالت الجوائز على العلماء الذين عملوا على مدار 40 سنة
وكشفوا تدريجياً عن الحقيقة الغامضة للنيترينو
فى النهاية تجد أنك وضعت جهد حياتك فى شئ وقد وجدته يعمل
وليس فقط يعمل .. بل انه يعمل بجمال رائع
هذا هو الشعور الأسمى الذى يمكن أن يشعر به أى عالم
وحينها فقط تشعر بما كنت تفعله
أنك أخيراً قد تعلمت شئ عن الكون
لم يكن أحد يعلمه غيرك ، والأن لديك ما تخبرهم به
نحن أحفاد النيترينوز ؟
نعم ! نحن أحفاد النيترينوز ! يا له من اكتشاف
.. هذا حقيقى .. على ما نظن
تــرجــمــة : م / رامى أحمد
مشروع الأشباح الخفية