یوجین ساموئل رایش- «نوترینو»ها، ذراتی بنیادین‌اند که با قابلیت شگفت‌انگیزشان در فرار از دست حسگرهایی که تنها قادر به شناسایی ِ یک‌سوم از این ذراتِ ریز زیراتمی در مسیر سفرشان از خورشید به زمین بودند؛ مدت‌ها فیزیکدانان و ستاره‌شناسان را دچار سردرگمی ساختند. حال، حل مجدد معادله‌ای قدیمی، نشان از اشتباه دانشمندان در ناچیزپنداریِ تعداد پادذرات توأم با این نوترینوها (یا به‌عبارتی پادنوترینوها) در میان فرآورده‌های حاصل از آزمایشات واپاشی ِ هسته‌ای می‌دهد.
این نقصان را می‌توان با فرض تبدیل پادنوترینوها به ذراتی موسوم به «پادنوترینوهای عقیم»، که مستقیماً قادر به شناسایی نیستند و خود، گواهی بر عوامل پشت پرده‌ی مدل استاندارد ذرات بنیادین محسوب می‌شوند؛ توجیه نمود. در دهه‌ی ۶۰میلادی بود که فیزیکدانی به نام «ری دیویس» (Ray Davis) که مشغول کار در معدن طلای Homestake در داکوتای جنوبی بود؛ موفق به کشف آبشاری از نوترینوهای خورشیدی به‌سمت زمین شد که غلظت‌اش معادل تنها یک‌سوم از مقادیر پیش‌بینی‌شده توسط واکنش‌های هسته‌ایِ درون خورشید بود. بعدها، دیویس به‌پاس خدمات‌اش به علم اخترفیزیک، جایزه‌ی نوبل فیزیک را از آن خود کرد. این معما ظاهراً در سال ۲۰۰۱، که نهایتاً حسگر غول‌پیکر SNO در کانادا موفق به تشخیص ِ دو سوم باقیمانده از نوترینوهای خورشیدی شد؛ حل گردید. این نتایج، حاکی از آن بود که نوترینوها جرم دارند و همین امر آن‌ها را قادر به نوسان مابین سه چهره‌ی گوناگون می‌کند: الکترون، موئون و تائو. دیویس، تنها موفق به کشف الکترون-نوترینوها شده بود.
آزمایشاتی که تاکنون به محاسبه‌ی میزان تولید پادنوترینوها در جریان واپاشی ِ ایزوتوپ‌های اورانیوم و پلوتونیوم پرداخته‌اند؛ تقریباً با فرضیاتِ پیشین، از در سازگاری درآمده؛ اما محاسبات بازبینی‌شده‌ای که نشریه‌ی Physical Review D، در هفته‌ی جاری تصمیم به انتشارشان گرفت؛ مشخص ساخته که این‌ها تمام قصه هم نیست. «تیری لسر» (Thierry Lasserre) و همکاران‌اش در کمیسیون انرژی اتمی فرانسه (CEA) در شهر ساکلی، که مدت‌هاست انتظار افتتاح حسگر نوترینوی «Double Chooz» را می‌کشند؛
هم‌اکنون مشغول بازبینی ِ پیش‌بینی‌های صورت‌پذیرفته از فراوانی ِ پادنوترینوهای تولیدی در جریان واپاشی‌های متعارفِ جاری در رآکتورهای هسته‌ای هستند. آن‌ها، محاسباتی را که برای نخستین بار در دهه‌ی ۸۰میلادی توسط «کلاوس شرکن‌باخ» (Klaus Schreckenbach)، از دانشگاه فنی مونیخ انجام پذیرفته بود را مجدداً و این‌بار از مسیر روش‌های نوینی که دقت بالاتری را برایشان به ارمغان خواهد آورد، انجام می‌دهند.
برآورد جدیدشان از میزان تولیدِ این ذرات، ۳درصد بیشتر از مقادیر پیش‌بینی‌شده در گذشته است و این بدین‌معناست که چندین نسل از آزمایشات نوترینویی و پادنوترینویی، ندانسته، بخش ناچیزی از این ذرات را گم گرده بودند. لسر می‌گوید «این، برای ما چیز سراسر شگفت‌انگیزی بود».
حسگر Double Chooz، متشکل از دو شناسنده است که به محاسبه‌ی شار پادنوترینوهای تولیدی طی واکنش‌های جاری در نیروگاه برق هسته‌ای Chooz در شهر آردن فرانسه خواهد پرداخت؛ که یکی‌شان در فاصله‌ی ۴۰۰متری، و دیگری هم در فاصله‌ی ۱ کیلومتری نیروگاه احداث خواهند شد. امید می‌رود که شناسنده‌ی دورتر، طی سال جاری راه‌اندازی شود.
به‌گفته‌ی «استفان شونرت» (Stefan Schönert)؛ فیزیکدان نوترینو در دانشگاه فنی مونیخ؛ این محاسبات، استوار و قطعی است و پیش‌تر توسط شرکن‌باخ مورد تأیید قرار گرفته‌اند. او در ادامه می‌افزاید: «این‌ها (یعنی این محاسبات) قادر به بازتولید فرآورده‌های همدیگر هستند و شکی در نتایج‌شان نیست. این [محاسبات]، کاملاً قطعی‌اند».
«آرت مک‌دونالد» (Art McDonald) از دانشگاه کویینز در کینگستون کانادا می‌گوید که دانشمندان بایستی به‌دقت، این محاسبات که شاید اصلاً خود حاوی اشتباهاتی باشند را بازبینی کنند. با این‌وجود او می‌افزاید: «شکی نیست که حل مجدد این محاسبات، این‌بار با دقتی بیشتر؛ خود به‌قدر یک دستاورد فیزیکی، مفید خواهد بود».
این نتایج، می‌توانند اثبات‌گر این حقیقت باشند که نوترینوها و پادنوترینوها، قادر به نوسان به‌شکل چهارمی از نوترینو یا پادنوترینو هستند که اصطلاحاً حالت «عقیم» این ذره نامیده می‌شود؛ چراکه به‌گفته‌ی «کارلو جیونتی» (Carlo Giunti)؛ فیزیکدانی از دانشگاه تورین ایتالیا، این ذره قادر به برقراری هیچ واکنشی با ماده‌ی معمولی نیست. آزمایشات پیشین، شواهدی نظری بر وجود این ذره ارائه داده بودند؛ از جمله حسگر LSND در آزمایشگاه لوس‌آلاموس در نیومکزیکو و حسگر MiniBooNE در آزمایشگاه فرمی‌لب در ایلیونز و همچنان تب کشف این ذره نخوابیده است.
جیونتی می‌گوید که میزان نابهنجاریِ کشف‌گشته توسط لسر، از حیث آماری در نوع خودش چندان قابل توجه نیست؛ اما همین، خود نویددهنده‌ی هم‌آوایی این کشف با نابهنجاریِ مشابهی‌ست که در پروژه‌ی SAGE (که در سال ۲۰۰۵و توسط رصدخانه‌ی نوترینوی Baksan در کوه‌های قفقاز؛ به بررسی نوترینوهای گسیلی از یک واکنش رادیواکتیو می‌پرداخت) دیده شده بود. او می‌گوید: «پیش از این [کشف]، احتمال می‌رفت که ناهماهنگی‌هایی مابین رآکتور و منبع رادیواکتیو وجود دارد؛ اما حال، این دو رخداد، همسو با هم شده‌اند».
به‌گفته‌ی شونرت، آزمایش کلیدی‌ای که هرکس انتظارش را می‌کشد، محاسبه‌ای‌ست که نشان از نرخ فزاینده‌ی ناپیدایی ِ پادنوترینوها با دورتر شدن از منبع واپاشی می‌دهد.
منبع: nature
توضیح تصویر:
نمایی سراسری از حباب غول‌پیکر حسگر SNO در کانادا که معمای ده‌هاساله‌ی نوترینوی خورشیدی را نهایتاً در سال ۲۰۰۱حل کرد / Roy Kaltschmidt / Lawrence Berkeley Nat’l Lab