ذرات مرموز شبح‌ مانند تاج خورشید را چون جهنم داغ کرده‌اند

نوترینوها، ذرات کوچک و مرموزی هستند که به نحوی در کیهان جریان دارند که انگار عملا هیچ چیزی نیستند ولی ممکن است با نور تعاملاتی داشته باشند.

طبق بررسی‌ها و محاسبات انجام شده، برهم کنش بین نوترینوها و فوتون‌ها ممکن است در میدان‌های مغناطیسی بزرگی که در پلاسمای پیچیده شده به دور ستارگان وجود دارد، انجام پذیرد.

طبق گفته کنزو ایشیکاوا و یوتاکا توبیتا، فیزیکدانان دانشگاه علوم هوکایدو، این کشفی است که می‌تواند به ما در فهم دلیل آنکه چرا جو خورشید به مراتب داغ‌تر از سطح آن است کمک کند و البته جزئیات بیشتری را در مسیر مطالعه درباره ذره مرموز روح، یعنی نوترینو در اختیار ما قرار دهد.

ایشیکاوا دراین باره گفت:« نتایج به دست آمده برای درک برهم کنش مکانیکی کوانتومی برخی از اساسی‌ترین ذرات ماده مهم هستند. این نتایج به علاوه می‌توانند به درک جزئیات پدیده‌هایی که در خورشید و سایر ستاره‌ها رخ می‌دهد و تا به امروز اطلاعات کمی درباره آنها داریم کمک کند.»

نوترینو چیست؟

نوترینوها یکی از فراوان‌ترین ذرات موجود در کیهان هستند و بعد از فوتون‌ها در رتبه دوم قرار دارند. آنها عمدتا خود را حفظ می‌کنند؛ تقریبا بدون جرم هستند و به سختی با دیگر ماده‌ها تعامل دارند. برای یک نوترینو، جهان تقریبا هیچ است. میلیاردها نوترینو در همین لحظه مثل ارواح کوچکی در حال عبور از شما هستند.

اما دانشمندان معتقدند که نوترینوها می‌توانند برای بررسی پدیده‌های اخترفیزیکی و درک اینکه چرا کیهان به این شکل است کمک کرده و در عین حال در اصلاح درک ما از فیزیک ذرات مفید هستند.

در عین حال این موضوع، در بررسی اینکه آیا نوترینوها با کیهان برهم‌کنش دارند یا خیر و در صورت مثبت بودن پاسخ، این برهم کنش به چه ترتیب است، نه تنها اطلاعاتی در مورد نوترینوها، بلکه در مورد برهم کنش ذرات و جهان کوانتومی در اختیار دانشمندان قرار خواهد داد.

تلاشهای ایشیکاوا و توبیتا همه درحد تئوری هستند و آنها از تحلیل ریاضی برای تعیین شرایطی استفاده می‌کنند که در آن نوترینوها می‌توانند با کوانتوم‌های الکترومغناطیسی و فوتون‌ها برهم کنش داشته باشند.

این دو فیزیکدان کشف کردند که پلاسمای بسیار مغناطیسی (یعنی گازی که به دلیل کاهش یا افزایش الکترون‌ها، دارای بار مثبت یا منفی است)، محیط مناسبی را ایجاد می‌کند.

ایشیکاوا گفت:« در شرایط معمولی و کلاسیک، نوترینوها با فوتون‌ها برهم کنش نخواهند داشت. با این وجود ما نشان داده‌ایم که چطور نوترینوها و فوتون‌ها می‌توانند در میدان‌های مغناطیسی یکنواخت در مقیاسی بسیار بزرگ (به اندازه ده به توان ۳ کیلومتر) که به شکل ماده‌ای به نام پلاسما یافت می‌شوند و در اطراف ستاره‌ها به وجود می‌آیند، وادار به تعامل شوند.»

تاثیر اثر هال الکتروضعیف بر این برهم‌کنش‌ها

پیش از این هم ایشیکاوا و توبیتا، درباره احتمال اینکه چطور یک پدیده نظری به نام "اثر هال الکتروضعیف"می تواند برهم‌کنش‌های نوترینو در جو خورشید را تسهیل کند به بررسی پرداختند. این زمانی است که تحت شرایط شدید، دوتا از برهم کنش‌های بنیادی کیهان یعنی الکترومغناطیس و نیروی ضعیف به نوعی با هم یکی می‌شوند.

طبق تئوری الکتروضعیف، دانشمندان دریافتند که نوترینوها می‌توانند با فوتون‌ها برهم‌کنش داشته باشند. درصورتی که اتمسفر یک ستاره بتواند محیط مناسبی را برای "اثر هال الکتروضعیف" ایجاد کند، این برهم‌کنش‌ها در آنها می‌توانند اتفاق بیفتند.

ایشیکاوا و توبیتا، در مقاله‌شان به محاسبه حالت‌های انرژی سیستم فوتون و نوترینو در جریان این برهم‌کنش پرداختند. ایشیکاوا توضیح داد:« کار ما، علاوه بر کمک به درک ما از فیزیک بنیادی، می‌تواند به توضیح پدیده‌ای به نام "پازل گرمایش تاج خورشیدی" نیز کمک کند.

این یک موضوع رازآلود قدیمی درباره مکانیزمی است که طی آن بیرونی‌ترین اتمسفر خورشید (یعنی تاج آن)، دمای بسیار بالاتری نسبت به سطح خورشید دارد. تحقیقات ما نشان می‌دهد که در اثر برهم کنش نوترینوها و فوتون‌ها، انرژی‌ای آزاد می‌شود که باعث گرم شدن تاج خورشید می‌گردد.»

آنها امیدوارند که در تحقیقات آتی‌شان بتوانند برروی چگونگی تبادل انرژی نوترینوها و فوتون‌ها در محیط‌های سخت بررسی‌های بیشتری انجام دهند.

منبع: خبرآنلاین