"...ما در اینجا به نوترینوهایی که سریع‌تر از نور حرکت کنند، اجازه ورود نخواهیم داد"، این گفته‌های یک پیشخدمت رستوران است. وی در ادامه می‌گوید: "یک روز نوترینویی به این رستوران آمد...". همچنان که گزارش‌هایی منتشر می‌شود مربوط به ذراتی زیراتمی‌که سریع‌تر از نور جابه جا می‌شوند و آرزوی سفر در زمان را زنده می‌کنند، یک چنین شوخ‌طبع‌هایی نیز پیدا می‌شوند. اما بهتر است بدانید این جابه‌جایی شتابناکِ ظاهری، تنها نکته عجیب در خصوص نوترینوها نیست.
آنها دقیقا چیستند؟
با باری خنثی و جرمی نزدیک به صفر، نوترینوها مرموزترین ذرات شناخته شده هستند که بسیار به ندرت با ماده عادی واکنش می‌دهند؛ و با سرعت گیج‌کننده چند تریلیون در ثانیه، در بدن ما، ساختمان‌ها، و زمین فرومی‌روند و بیرون می‌آیند. اولین بار وجود این ذرات در سال 1930 توسط "ولفگانگ پائولی" پیش‌بینی شد -کسی که به خاطر کار بر روی همین مسئله، در سال 1945 جایزه نوبل فیزیک را به دست آورد. همچنین، این ذرات در واکنش‌های هسته‌ای متفاوتی تولید می‌شوند: فوزیون یا همجوشی هسته‌ای، که در خورشید اتفاق می‌افتد؛ فیزیون یا شکافت هسته‌ای که این روزها توسط انسان‌ها کنترل شده و برای ساختن سلاح و ایجاد انرژی استفاده می‌شود؛ و همچنین در خلال واپاشی‌های پرتوزای درون زمین.
اگر آنها تا این اندازه منزوی هستند، چگونه پی به وجودشان برده‌ایم؟
هرچند که نوترینوها بسیار به ندرت با ماده عادی واکنش می‌دهند، اما گاهی اوقات با ذرات داخل اتم برخورد می‌کنند و ردی از خود برجا می‌گذارند که با ردیابی آن می‌توانیم موفق به شناسایی‌شان شویم. "فردریک رینز" به خاطر اولین آشکارسازی این ذرات در سال 1956، توانست جایزه نوبل فیزیک را در سال 1995 به دست آورد.
در اکثر موارد، آزمایش‌های آشکارسازی در استخرهای بزرگی از آب یا مواد روغنی انجام می‌شود. وقتی نوترینوها با الکترون‌های مولکول‌های این آب یا روغن‌ها برخورد می‌کنند، پرتوی از نور ساطع می‌کنند که حسگرها قادر به آشکارسازی‌شان هستند.
یافته‌های اخیر در کجا به دست آمده‌اند؟
این روزها، مقادیر زیادی سرمایه و مهندسانی بسیار توانا برای رسیدگی به حسگرها به خدمت گرفته شده‌اند. حسگرها در اعماق زمین ساخته شده‌اند، و این مسئله باعث ایجاد حفاظی برای آنان در برابر ذرات مضر است. برای مثال، آشکارساز اپرا، که نوترینوهای سریع‌تر از نور را که از طرف سرن فرستاده شده بود آشکار کرد، در درون کوهستان "گرن ساسو" در ایتالیا واقع شده است. همه این کارها به این خاطر است که نوترینوها از چنین موانعی هم توان عبور دارند و بنابراین باید امنیت را با بالاترین دقت رعایت کرد.
بعضی دیگر از آشکارسازها بر روی نوترینوهایی که به طور طبیعی تولید می‌شود کار می‌کنند. مانند آشکارساز "آنتراس" که در اعماق دریای مدیترانه قرار گرفته است، یا یکی دیگر همچون "آیس‌کیوب" که در درون یخ‌های قطب جنوب فرورفته است.
چه نکته‌ای درباره نوترینوها جالب است؟
انزوای نوترینوها، باعث می‌شود اهمیت بالقوه آنها را نادیده بگیریم. نفوذ به ابعاد اضافی، یکی از نکات جالب درمورد نوترینوهاست. ذرات در زمینة گردش، به دو گروه تقسیم می‌شوند: یک گروه در جهت عقربه‌های ساعت به دور خود می‌چرخند یا در اصطلاح دارای "اسپینِ ساعت گرد" هستند، و گروهی دیگر که در خلاف جهت عقربه‌های ساعت به دور خود می‌چرخند که در اصطلاح دارای اسپین پادساعت‌گرد هستند. نوترینوها تنها ذراتی هستند که به نظر می‌رسد فقط دارای انواعی از گروه "اسپینِ پادساعت‌گرد" هستند. به عبارتی دیگر، گروهی از ذرات نوترینو که به صورت ساعت‌گرد به دور خود بچرخند، مشاهده نشده است. بعضی نظریه‌پردازان می‌گویند این مدرکی است برای ابعاد اضافی، که احتمالا میزبان آن دسته از نوترینوهایی است که گم شده به حساب می‌آیند.
نکته دیگری هم هست؟
همین نوترینوهای ساعت گردِ دیده نشده، می‌توانند نامزدی باشند برای چیستی ماده تاریک – 80 درصد از کل ماده که برای از هم نپاشیدن جهان ما لازم است. عقیده بر این است که مقدار این "دیگرگروهِ گم شده"، باید بسیار بیشتر از گروه شناخته شده باشد، تا بدین‌گونه نیروی گرانشیِ مورد نظر تامین شود.
اما منظور از این‌که آنها چند شخصیتی و چند ماهیتی هستند چیست؟
دیگر نکته عجیب در خصوص نوترینوها، این است که آنها می‌توانند حداقل سه ماهیت متفاوت به خود بگیرند که عبارتند از تائو، الکترون و موئون و جالب‌تر این‌که می‌توانند از یک ماهیت به ماهیت دیگری خود را تغییر دهند. تحقیقات اخیر پیشنهاد می‌کند که ممکن است روش‌های متفاوتی برای کنش و واکنش نوترینوها و پادنوترینوها با هم وجود داشته باشد. این بدان‌معناست که ممکن است وقتی نوعی از نوترینو با پاد نوترینوی مشابهش واکنش می‌دهد، در بازتولید نوترینو، نوعی دیگر از آن تولید شود؛ که در این صورت ممکن است توضیحی برای این موضوع پیدا شود که چگونه این عدم تعادلِ موجود بین ماده و پادماده، در اوایل ایجاد جهانمان به وجود آمده است.
و سوال آخر این‌که آیا این ذرات، کاربرد عملی هم دارند؟
یک چندتایی و موارد بیشتر هم در دست بررسی است. بعضی از فیزیکدان‌ها امیدوارند با پیدا کردن روش‌های آسان‌تری برای آشکارسازی نوترینوها، رآکتورهای هسته‌ای مخفی و غیرقانونی بر روی کره زمین را پیدا کنند. رویای دیگری که در استفاده از آنها وجود دارد و اساسی برای نوشتن یک رمان علمی‌ـ تخیلی با موضوع سیستمی ارتباطی بر مبنای نوترینوها نیز قرار گرفته، این مسئله است که احتمالا با نوترینوها می‌توان پیام‌ها و اطلاعات را بدون نیاز به سیم، ماهواره یا وسایلی از این قبیل، به هر نقطه از جهان منتقل کرد؛ البته واضح است که این امر بسیار رویایی و دور از دسترس به نظر می‌رسد. اما کاربرد دیگری که به خاطر نوترینوها به وجود آمده، مربوط می‌شود به آشکارساز زیردریایی "آنتراس" که قابلیت استفاده به عنوان تلسکوپِ رصد حیات دریایی را هم داراست. این بدان‌سبب است که آنتراس قادر است نوری را که توسط سازواره‌ها، موجودات و باکتری‌های درخشان ساطع می‌شود، به خوبی نوترینوها آشکار کند.
آنها دقیقا چیستند؟
با باری خنثی و جرمی نزدیک به صفر، نوترینوها مرموزترین ذرات شناخته شده هستند که بسیار به ندرت با ماده عادی واکنش می‌دهند؛ و با سرعت گیج‌کننده چند تریلیون در ثانیه، در بدن ما، ساختمان‌ها، و زمین فرومی‌روند و بیرون می‌آیند. اولین بار وجود این ذرات در سال 1930 توسط "ولفگانگ پائولی" پیش‌بینی شد -کسی که به خاطر کار بر روی همین مسئله، در سال 1945 جایزه نوبل فیزیک را به دست آورد. همچنین، این ذرات در واکنش‌های هسته‌ای متفاوتی تولید می‌شوند: فوزیون یا همجوشی هسته‌ای، که در خورشید اتفاق می‌افتد؛ فیزیون یا شکافت هسته‌ای که این روزها توسط انسان‌ها کنترل شده و برای ساختن سلاح و ایجاد انرژی استفاده می‌شود؛ و همچنین در خلال واپاشی‌های پرتوزای درون زمین.
اگر آنها تا این اندازه منزوی هستند، چگونه پی به وجودشان برده‌ایم؟
هرچند که نوترینوها بسیار به ندرت با ماده عادی واکنش می‌دهند، اما گاهی اوقات با ذرات داخل اتم برخورد می‌کنند و ردی از خود برجا می‌گذارند که با ردیابی آن می‌توانیم موفق به شناسایی‌شان شویم. "فردریک رینز" به خاطر اولین آشکارسازی این ذرات در سال 1956، توانست جایزه نوبل فیزیک را در سال 1995 به دست آورد.
در اکثر موارد، آزمایش‌های آشکارسازی در استخرهای بزرگی از آب یا مواد روغنی انجام می‌شود. وقتی نوترینوها با الکترون‌های مولکول‌های این آب یا روغن‌ها برخورد می‌کنند، پرتوی از نور ساطع می‌کنند که حسگرها قادر به آشکارسازی‌شان هستند.
یافته‌های اخیر در کجا به دست آمده‌اند؟
این روزها، مقادیر زیادی سرمایه و مهندسانی بسیار توانا برای رسیدگی به حسگرها به خدمت گرفته شده‌اند. حسگرها در اعماق زمین ساخته شده‌اند، و این مسئله باعث ایجاد حفاظی برای آنان در برابر ذرات مضر است. برای مثال، آشکارساز اپرا، که نوترینوهای سریع‌تر از نور را که از طرف سرن فرستاده شده بود آشکار کرد، در درون کوهستان "گرن ساسو" در ایتالیا واقع شده است. همه این کارها به این خاطر است که نوترینوها از چنین موانعی هم توان عبور دارند و بنابراین باید امنیت را با بالاترین دقت رعایت کرد.
بعضی دیگر از آشکارسازها بر روی نوترینوهایی که به طور طبیعی تولید می‌شود کار می‌کنند. مانند آشکارساز "آنتراس" که در اعماق دریای مدیترانه قرار گرفته است، یا یکی دیگر همچون "آیس‌کیوب" که در درون یخ‌های قطب جنوب فرورفته است.
چه نکته‌ای درباره نوترینوها جالب است؟
انزوای نوترینوها، باعث می‌شود اهمیت بالقوه آنها را نادیده بگیریم. نفوذ به ابعاد اضافی، یکی از نکات جالب درمورد نوترینوهاست. ذرات در زمینة گردش، به دو گروه تقسیم می‌شوند: یک گروه در جهت عقربه‌های ساعت به دور خود می‌چرخند یا در اصطلاح دارای "اسپینِ ساعت گرد" هستند، و گروهی دیگر که در خلاف جهت عقربه‌های ساعت به دور خود می‌چرخند که در اصطلاح دارای اسپین پادساعت‌گرد هستند. نوترینوها تنها ذراتی هستند که به نظر می‌رسد فقط دارای انواعی از گروه "اسپینِ پادساعت‌گرد" هستند. به عبارتی دیگر، گروهی از ذرات نوترینو که به صورت ساعت‌گرد به دور خود بچرخند، مشاهده نشده است. بعضی نظریه‌پردازان می‌گویند این مدرکی است برای ابعاد اضافی، که احتمالا میزبان آن دسته از نوترینوهایی است که گم شده به حساب می‌آیند.
نکته دیگری هم هست؟
همین نوترینوهای ساعت گردِ دیده نشده، می‌توانند نامزدی باشند برای چیستی ماده تاریک – 80 درصد از کل ماده که برای از هم نپاشیدن جهان ما لازم است. عقیده بر این است که مقدار این "دیگرگروهِ گم شده"، باید بسیار بیشتر از گروه شناخته شده باشد، تا بدین‌گونه نیروی گرانشیِ مورد نظر تامین شود.
اما منظور از این‌که آنها چند شخصیتی و چند ماهیتی هستند چیست؟
دیگر نکته عجیب در خصوص نوترینوها، این است که آنها می‌توانند حداقل سه ماهیت متفاوت به خود بگیرند که عبارتند از تائو، الکترون و موئون و جالب‌تر این‌که می‌توانند از یک ماهیت به ماهیت دیگری خود را تغییر دهند. تحقیقات اخیر پیشنهاد می‌کند که ممکن است روش‌های متفاوتی برای کنش و واکنش نوترینوها و پادنوترینوها با هم وجود داشته باشد. این بدان‌معناست که ممکن است وقتی نوعی از نوترینو با پاد نوترینوی مشابهش واکنش می‌دهد، در بازتولید نوترینو، نوعی دیگر از آن تولید شود؛ که در این صورت ممکن است توضیحی برای این موضوع پیدا شود که چگونه این عدم تعادلِ موجود بین ماده و پادماده، در اوایل ایجاد جهانمان به وجود آمده است.
و سوال آخر این‌که آیا این ذرات، کاربرد عملی هم دارند؟
یک چندتایی و موارد بیشتر هم در دست بررسی است. بعضی از فیزیکدان‌ها امیدوارند با پیدا کردن روش‌های آسان‌تری برای آشکارسازی نوترینوها، رآکتورهای هسته‌ای مخفی و غیرقانونی بر روی کره زمین را پیدا کنند. رویای دیگری که در استفاده از آنها وجود دارد و اساسی برای نوشتن یک رمان علمی‌ـ تخیلی با موضوع سیستمی ارتباطی بر مبنای نوترینوها نیز قرار گرفته، این مسئله است که احتمالا با نوترینوها می‌توان پیام‌ها و اطلاعات را بدون نیاز به سیم، ماهواره یا وسایلی از این قبیل، به هر نقطه از جهان منتقل کرد؛ البته واضح است که این امر بسیار رویایی و دور از دسترس به نظر می‌رسد. اما کاربرد دیگری که به خاطر نوترینوها به وجود آمده، مربوط می‌شود به آشکارساز زیردریایی "آنتراس" که قابلیت استفاده به عنوان تلسکوپِ رصد حیات دریایی را هم داراست. این بدان‌سبب است که آنتراس قادر است نوری را که توسط سازواره‌ها، موجودات و باکتری‌های درخشان ساطع می‌شود، به خوبی نوترینوها آشکار کند.