آیا نوترینوهای جرم‌دار معمای کیهان‌شناسی را حل می کنند؟
میان مشاهده‌های تازه از تابش‌های پس‌زمینه‌ی کیهانی، و پیش‌بینی‌های حاصل از بررسی‌های پیشین ناهم‌خوانی دیده‌می‌شود. خوشه‌های کهکشانی و نشانه‌های عدسی‌های گرانشی، نسبت به آن چه که انتظار می‌رفت متفاوت هستند. پیش‌نهاد شده‌است که نوترینوهای جرم‌دار می‌توانند کلید حل این معما باشند.
ناهم‌سانگردی ریزموج‌های پس‌زمینه‌ی کیهانی (CMB)؛ مشاهده‌شده توسط پلانک. CMBتصویری از کهن‌ترین نورهای کیهان‌مان است. این تصویر زمانی که کیهان تنهای ۳۸۰۰۰۰ساله بوده‌است، بر آسمان نقش بسته‌است. در این تصویر افت‌وخیزهای دمایی کوچکی که نشان‌دهنده‌ی ناحیه‌هایی با چگالی‌های اندک‌متفاوتی هستند، دیده‌می‌شوند. این ناحیه‌ها هسته‌ی تمام ساختارهای پسین هستند: ستاره‌ها و که‌کشان‌های امروزی.
برای نخستین بار جرم نوترینوها، با دقت بالایی و با استفاده از مشاهده فوتون های تولید شده در زمان مهبانگ و اندازه گیری انحنای فضا از این مشاهده، در دانش‌گاه‌های منچستر و ناتینگهام، اندازه‌گیری و محاسبه شده است.
مشاهده‌های اخیر فضاپیمای پلانک از ریزموج‌های پس‌زمینه‌ی کیهانی (CMB) –تابش محو شده‌ای از مهبانگ- یک ناهم‌خوانی میان این یافته‌های کیهان‌شناسی و پیش‌بینی‌های حاصل از انواع دیگر مشاهده‌‌ها را نشان می‌دهد. CMB کهن‌ترین نور درون کیهان است و مطالعه‌ی آن به دانشمندان امکان اندازه‌گیری دقیق شاخص‌های کیهان‌شناسی مانند میزان ماده‌ی درون کیهان و عمر آن، را داده‌است. اما زمانی که ساختارهای بزرگ‌مقیاس کیهانی مانند توزیع کهکشان‌ها مشاهده می‌شوند، یک ناهم‌خوانی به چشم می‌آید.
پروفسور ریچارد باتی از مدرسه‌ی فیزیک و نجوم، دانشگاه منچسترمی‌گوید: «خوشه‌های کهکشانی کم‌تری، نسبت به آن چه که از یافته‌های پلانک انتظار داشتیم، و نشانه‌های ضعیف‌تری از عدسی‌های گرانشی، نسبت به آن چه کهCMB پیش‌نهاد می‌دهد، مشاهده شده‌است.»
«یک راه ممکن برای حل این ناهم‌خوانی این است که نوترینوها جرم داشته‌باشند. اثر این نوترینوهای جرم‌دار جلوگیری از رشد تباین چگالی ماده است که به شکل‌گیری خوشه‌های کهکشانی می‌انجامند، است.»
نوترینوها با ماده برهم‌کنش ضعیف دارند و مطالعه‌شان بسیار دشوار است. در ابتدا فکر می کردیم که نوترینوها جرم ندارند اما آزمایش‌های فیزیک ذرات نشان دادند که آن ها در واقع جرم داشته و چند گونه هستند؛ در فیزیک ذرات، این گونه‌ها با طعم شناخته می‌شوند. جمع جرم گونه‌هایی که پیش از این پیش‌نهاد شده‌اند، حدود ۰/۶۰ الکترون‌ولت است (بسیار کم‌تر از یک میلیاردم جرم یک پروتون).
در این مقاله، پروفسور باتی و همکار نویسنده‌اش، دکتر آدام موس، از دانشگاه ناتینگهام، داده‌های پلانک را با مشاهده‌های همگرایی گرانشی کهکشانی، که در آن تصویر کهکشان‌ها به دلیل همگرایی تغییر شکل داده است، ترکیب کرده‌اند. آن‌ها نتیجه گرفته‌اند که اگر نوترینوهای جرم‌دار در مدل استاندارد کیهان‌شناسی وارد شوند، ناهم‌خوانی‌های اخیر برداشته‌می‌شوند. آن‌ها تخمین زده‌اند که جرم‌های نوترینو‌یی(با در نظر گرفتن نوترینوهای فعال با سه طعم) ۰/۰۸۱ + ۰/۳۲۰ الکترون‌ولت است.
دکتر موس می‌گوید: «اگر این نتیجه با تحلیل‌های بیش‌تر نیز تایید شود، نه تنها درک ما از جهان زیر-اتمی را که در فیزیک ذرات مطالعه می‌شود، افزایش می یابد، بلکه به گسترشی مهم در مدل استاندارد کیهان‌شناسی خواهد انجامید.»
psi.ir
|
|
|
|