علم

تم اختبار نظرية النسبية بفضل تذبذبات النيوترينو

علم تم اختبار نظرية النسبية بفضل تذبذبات النيوترينو

The Illusion of Time - وهم الزمن- الوثائقي الكامل - مترجم (قد 2019).

Anonim

بعد الاحتفال بالذكرى المئوية لنظرية النسبية الخاصة في عام 2005 ، يصادف هذا العام عام النسبية العامة. يستمر الفيزيائيون في اختبار أفكار آينشتاين على أمل اكتشاف الحدود. واحدة من الأدوات المستخدمة لهذا هو ظاهرة تقلبات النيوترينو.

كان ألبرت أينشتاين وولفغانغ باولي على وعي تام بدور التماثل في الفيزياء ، لا سيما في النسبية. بحلول عام 1905 ، لاحظ أينشتاين أن نظريته تضمنت مجموعة معروفة اليوم باسم مجموعة لورنتز. يبحث علماء الفيزياء الآن عن انتهاكات لقوانين الفيزياء المتبعة في إطار عمل هذه المجموعة ، على سبيل المثال مع سرعة حد مختلفة للجسيمات في الكون الملحوظ. هذا هو مسار البحث لتخطي النموذج القياسي. افترض باولي أولا وجود neutrinos التي تستخدم اليوم لاختبار نظرية النسبية واكتشاف الفيزياء الجديدة. © سيرن

$config[ads_text] not found

إن المصادم LHC ليس تجربة الفيزياء الجزيئية الوحيدة التي يمكن أن تسمح لنا باكتشاف فيزياء جديدة خارج النموذج القياسي. لفترة طويلة ، وبالرغم من انخفاض مستوى الوسائط ، يعتبر الفيزيائيون أن دراسة العدلات يجب أن تؤدي إلى هذه الفيزياء الجديدة. في الواقع ، هذا ما حدث عندما تم تسليط الضوء على ظاهرة ذبذبات النيوترينو مع تجربة Super-Kamiokande اليابانية في عام 1998. تم فحصها مرة أخرى بعد سنوات قليلة من تجارب ExperaT2K.

أذكر أن هذه الظاهرة من التحول المستمر من أنواع النيوتريونات المعروفة في بعضها البعض كان أول من اعتبرها الفيزيائي الإيطالي برونو بونتيكورفين 1957. كان من الضروري أن نفترض أن النيوترينات كان لها حالة من عدم اليقين. امتد اقتراح بونتيكورفو ، الذي لم يكن له في البداية سوى النيوترينوات ومضادات النتروجين في ذلك الوقت ، ليشمل عدة أنواع من النيوترونات في عام 1962 من قبل الفيزيائيين اليابانيين ماكي ، ناكاجاوا وساكاتا ، قبل وقت قصير من ليون ليدرمان ، وملفن شوارتز وجاك لا يكتشف شتاينبرجر في نفس العام وجود نيوترينو ثاني.

الفيزيائي برونو بونتيكورفو ، وهو طالب سابق في فيرمي ، هو واحد من آباء نظرية النيوترينو. كان واحدا من أول من افترض أن النيوترينوات يمكن أن تتحول بشكل دوري إلى بعضها البعض. © يوري تومانوف ، JINR

ثبات لورنتز ، وهو افتراض أساسي من الفيزياء

نحن نعلم اليوم أن هناك ثلاثة أنواع من النيوترينوات: النيوترونات الإلكترونية ، والموسونية ، والطاوية. من الطبيعي أن تأخذ مكانها في نموذج التفاعلات الكهربائية الضعيفة و laQCD. ومع ذلك ، فإن وجود كتلهم وتذبذباتهم قد أضيف بطريقة ما باليد في النموذج القياسي. يمكنهم فقط العثور على تفسير في نظرية أكبر. يمكن اعتبار اكتشاف 1998 المصنوع من Super-Kamiokande بمثابة الإشارة الأولى لفيزياء جديدة تتجاوز النموذج القياسي.

أحد أكثر المقترحات تطرفًا في هذا الصدد هو عرض انتهاكات التماثل الأساسي لمعادلات نظرية المجال الكمومي ، وهي مجموعة لورنتز. سيكون الأمر أقل من استجواب ، في بعض المواقف التجريبية ، لقوانين الحساب المحدود. قد تصف هذه المجموعة فقط التناظر التقريبي للفضاء والوقت. وقد تمت دراسة هذا الاحتمال عدة مرات وخاصة من قبل سيدني كولمان وأحد آباء نظرية نموذج نيوترينو الكهروكيميائي ، جائزة نوبل سكيتون جلاشو.

الاستجواب يمكن لنظرية آينشتاين أن تؤدي إلى مجموعة من عواقب الدومينو ، بما في ذلك إبطال تلقائي لنظرية CPT ، التي ربما تفسر عدم تناسق المادة المضادة للمضادات. سوف تتأثر ميكانيكا الكم نفسها لأن احتمال استخدام الإشارات المترجمة في تفسير EPRparadox في إطار نظريات حتمية متغيرة الخفية مثل نظريات Bohm-De Broglie ستنفتح على محمل الجد.

يحتوي خزان سوبر كاميوكاندي على 50 ألف طن من الماء في جميع أنحاء الكاشف للكشف عن ضوء سيرينكوف الذي يمكن أن يسبب أحداث معينة في العالم دون الذري ، مثل البروتونات التي تتفكك. © Kamioka Observatory، Institute for Cosmic Ray Research

انتهاكات نظرية النسبية وفقا ل 19 المعلمات

في الواقع ، تم السعي بنشاط مثل هذه الانتهاكات لسنوات. بل يوجد إطار نظري يضيف تصحيحات إلى النموذج القياسي الذي يحتوي على انتهاكات لورنتز الثباتية (كما نسميه بلغة الفيزيائيين التشكيك في تناسق المعادلات الأساسية للفيزياء في إطار عمل مجموعة لورنتز). يحتوي هذا الإطار النظري ، الذي يسمى ملحق تمديد النموذج القياسي (SME) ، على 19 معلمة قابلة للتعديل. عندما تكون هذه المعلمات صفر ، فإننا نرجع إلى النموذج القياسي.

كما هو موضح في مقال تم تقديمه مؤخرًا من قبل أعضاء تعاون Super-Kamiokande ، من الممكن وضع حدود جديدة لهذه المعايير التي تم اختبارها بالفعل من خلال التجارب السابقة. في هذه الحالة ، يمكن القيام بذلك عن طريق غمر آلية التذبذب النيوترينو في نظام الإدارة البيئية ودراسة أي انحرافات تتنبأ بها فيما يتعلق بتدفق النيوترينو في الغلاف الجوي. هذه هي النيوترينوات المايونية والإلكترونية التي ينتجها التفكك في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للبيونات والكاونات والمونسون الناتجة عن التصادمات بين الأشعة الكونية ونوى الذرات الموجودة في هذه الطبقات.

وتعتمد احتمالات تحويل النيوترينو إلى بعضها البعض على طاقتها وطول سفريتها عبر الغلاف الجوي. يمكن تجربة مثل سوبر Kamiokande التحقيق في خصائص ذبذبات النيوترينو في مختلف الطاقات والمسافات. تم اكتشاف أي علامات على انتهاك لورنتز الثبات. وقد تم الحصول على الحدود الأولى للتذبذبات بين النيوترينوات المايونية والتايونية في حين تم تحسين تلك الموجودة على تذبذب التحويلات بين الأنواع الأخرى من النيوترينوهات بعامل يبلغ حوالي 1000.

المشاركات الشعبية