تخيل جسيمًا شبحيًا للغاية لدرجة أن أكثر من 100 تريليون منه يمكن أن يمر عبرك في كل ثانية دون أن تلاحظ أي شيء على الإطلاق. مخيف ، أليس كذلك؟ حسنًا، صدق أو لا تصدق، هذه الجسيمات، التي تسمى “النيوترينوات”، ليست موجودة فحسب، ولكنها وفيرة جدًا لدرجة أنها ثاني أكثر الجسيمات شيوعًا في الكون (بعد الفوتونات، الجسيمات التي تشكل الضوء).
لذلك، قد لا يزورك شبح في عيد الهالوين هذا، لكنك ستواجه بالتأكيد الكثير من نيوترينوات الأشباح الكونية، ومع ذلك فلن تلاحظ شيئًا واحدًا. في الواقع، أنت تواجههم الآن.
الطبيعة الأثيرية ل النيوترينوات، والتي يطلق عليها بشكل مفهوم “جسيمات الشبح”، تعني أنه على الرغم من مدى شيوعها، وحقيقة أننا نتعرض باستمرار للتريليونات منها، فإن العلماء لم يتمكنوا من التعامل بشكل جيد مع العديد من خصائصها. على سبيل المثال، يكتنف الغموض جماهيرهم. وهذا أمر مثير للقلق لأن الوفرة الهائلة للنيوترينوات في الكون المرئي – حوالي 10 أس 87 (أو 10 متبوعًا بـ 86 صفرًا) – تعني أنها لا بد أنها لعبت دورًا رئيسيًا في تطور الكون، على الرغم من أنها نادرًا ما تتفاعل مع جسيمات أخرى من المادة.
على سبيل المثال، يرى العلماء أن النيوترينوات كانت ذات أهمية حيوية في العملية التي أدت إلى تفوق المادة بشكل كبير على المادة المضادة في الكون. من المفترض أن تكون المادة والمادة المضادة قد تم خلقهما بكميات متساوية بواسطة الانفجار الكبير، ألا ينبغي أن يكونا متماثلين تمامًا لأنهما مصنوعان من نفس مكونات الجسيمات، ولكن بشحنات متعاكسة فقط؟ – من المحير كيف تمكن أحدهما من السيطرة على الآخر. ولأنه عندما تلتقي المادة والمادة المضادة فإنهما يفنيان بعضهما البعض؛ لولا العملية التي أعطت المادة اليد العليا، لكان الكون خاليًا من المادة تمامًا.
مثلما تقترب عصابة سكوبي دو من قصر مسكون آخر أو مدينة ملاهي مهجورة، فإن العلماء مصممون على الوصول إلى جوهر قصة الأشباح الكونية هذه. كما قد تتخيل، على الرغم من أن النيوترينوات تنشأ عن ثروة من الأحداث الكونية مثل النجوم والمستعرات الأعظمية وحتى المفاعلات النووية هنا أرض، حقيقة أنها عديمة الكتلة تقريبًا، عديمة الشحنة وتجتاز الكون بسرعة قريبة من سرعة الضوء تعني أن اكتشافها أصعب بكثير من القبض على السيد كارسويل مدير البنك الفاسد أو أمين المتحف الغادر السيد ويكلز.
ومع ذلك، تمامًا كما يجتمع فريد وفيلما ودافني وشاجي وسكوبي دائمًا لإزالة قناع مطاطي آخر وكشف المحتال المخيف، يجتمع العلماء المختارون عبر عام 2025. سياسة العلوم والدعوة للمنافسة البحثية (SPARC) لحل لغز هذه الأشباح الكونية. تهدف سلسلة ندوات SPARC، التي تستمر لمدة 10 أسابيع، إلى تزويد العلماء بالمهارات الأساسية في مجال السياسات العلمية والتواصل، ومساعدتهم على ترجمة الأبحاث المعقدة إلى رسائل واضحة للجماهير غير التقنية.
والنيوترونات تناسب الفاتورة حقًا.
“لقد كنت مفتونًا دائمًا بكيفية استخلاص المعلومات من الواقع – حتى عندما لا نتمكن من تحديد ما هو الواقع بشكل كامل،” كريم حسينين، دكتوراه. مرشح في جامعة هيوستن ومشارك في SPARC، قال في بيان. “النظرية، في جوهرها، هي نوع من رواية القصص، وكل نموذج هو مجرد طريقة واحدة لرؤية العالم. من خلال هذا البرنامج، آمل أن أتعلم كيفية ترجمة تلك الطبقات المعقدة من التفكير العلمي إلى قصص يمكن لأي شخص أن يفهمها – حتى يتمكن الناس من رؤية ليس فقط البيانات، ولكن العجب الكامن وراء الاكتشاف.”
حسينين هو من يقف خلف طريقة جديدة للتفكير في النيوترينوات، والتي تم تطويرها نتيجة لتدريسه لفصل الفيزياء في المرحلة الجامعية ورؤية أن طلابه لديهم وجهات نظر مختلفة حول هذه الأشباح الكونية. وهو يقدم هذا النهج الجديد إلى SPARC، ومن خلاله، إلى جمهور عام أوسع.
وقال حسينين: “التفاصيل التقنية ستكون موجودة دائمًا، ولكن من الضروري أن نوضح للناس غرض العلم وكيف يشكل عالمنا”. “تعتمد حياتنا اليومية على التكنولوجيا، والتكنولوجيا تعتمد على العلم. ومن خلال SPARC، اكتسبت منظورًا جديدًا حول مدى أهمية سد الفجوة بين الأبحاث المعقدة والفهم العام – لأن التواصل العلمي مهم حقًا في كل مكان.”
فيما يتعلق بأبحاثه، يستخدم حسينين المحاكاة الحاسوبية للتحقيق في كيفية عمل النيوترينوات بسحرها الشبحي أثناء مرورها عبر أنواع مختلفة من المواد.
وأوضح حسينين: “نخبر المولد بعدد النيوترينوات التي نريد استخدامها، ونوع النيوترينو، وما هي المادة التي نريد أن يتفاعل معها النيوترينو”. “بدون تفاعلات النيوترينو، لا نعرف أي شيء عن النيوترينوات. علينا أن نفهم شيئًا ما بعمق قبل أن نتمكن من فهم كيفية تطبيقه.”
ميجنا بهاتاشاريا، باحثة مشاركة في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر فيرمي الوطني للمسرع (فيرميلاب)، هو عالم آخر مهتم بتتبع النيوترينوات، ويركز على الخوارزميات التي يمكنها تحديد النيوترينوات المقذوفة إلى الكون عندما تصل النجوم الضخمة إلى نهاية حياتها وتنطلق. سوبر نوفا.
من المقرر أن يلعب عمل Bhattacharya دورًا رئيسيًا في المساعدة في تطوير تجربة النيوترينو العميقة تحت الأرض (DUNE)، واثنين من كاشفات النيوترينو الموضوعة في شعاع مكثف من تريليونات النيوترينوات قيد التطوير حاليًا بالقرب من فيرميلاب، إلينوي، وكاشف بعيد في مرفق أبحاث سانفورد تحت الأرض (SURF)، داكوتا الجنوبية.
وقال بهاتاشاريا: “تم تصميم هذه الأدوات بحيث يتم دمجها في DUNE، مما يساهم في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول تطور الكون مع تطوير التقنيات الحسابية في الفيزياء أيضًا”. “الأدوات التي يتم تطويرها للإجابة على أسئلة العلوم الأساسية غالبا ما تؤدي إلى تطبيقات أوسع في العالم الحقيقي. على سبيل المثال، يتم الآن استخدام تقنيات مثل أشعة البروتون، التي كانت تستخدم في الأصل في فيزياء الجسيمات، لعلاج السرطان.”
بالنسبة لباتاتشاريا، فإن جاذبية SPARC هي فرصة لمشاركة قصة بحثها مع جمهور أوسع وجعل هذا الجمهور على دراية بتأثيرها الأوسع على المجتمع.
واختتمت قائلة: “بالتطلع إلى المستقبل، آمل أن أتطور كمتواصلة ومناصرة للعلم بشكل أكثر فعالية، ليس فقط لتعلم كيفية استخلاص الأبحاث المعقدة وتحويلها إلى روايات يمكن الوصول إليها ولكن أيضًا لتمرير الإثارة التي تنطوي عليها أبحاثي”.
التعليقات