قام فريق دولي من العلماء بتحليل البيانات التي تم جمعها على مدى فترة مراقبة تعادل طنين من السنين، وقاموا بتحسين الحدود المفروضة على جدوى اضمحلال بيتا المزدوج النيوترينول. ووفقا للنتائج، إذا حدث اضمحلال غير النيوترينو بالفعل، فإن تردده لا يتجاوز واحدًا كل 50 كوادريليون سنة – أي كل تريليون تريليون سنة. تم نشر العمل في مجلة العلوم.
في أعماق جبل غران ساسو في وسط إيطاليا، يواصل الفيزيائيون واحدة من أكثر التجارب غموضا في العلوم الحديثة. يهدف مشروع CUORE (المرصد تحت الأرض المبرد للأحداث النادرة)، الذي يضم باحثين من جامعة ييل وعشرات المراكز العلمية حول العالم، إلى البحث عن عملية نووية نادرة – اضمحلال بيتا المزدوج الخالي من النيوترينوات. اكتشافه يمكن أن يغير الأفكار الأساسية حول بنية المادة.
في اضمحلال بيتا المزدوج الطبيعي، يتحول نيوترونان إلى بروتونين، وينبعث منهما إلكترونين واثنين من النيوترينوات المضادة. لكن إذا حدثت العملية بدون النيوترينوات المضادة، فهذا يعني أن النيوترينوات والنيوترينوات المضادة هما نفس الشيء، مما يعني أن النيوترينو هو جسيم مضاد خاص به. ويسمى هذا النوع من البذور ببذور ماجورانا.
لتسجيل مثل هذا الحدث النادر، لاحظ العلماء في ظروف نظيفة للغاية: كان الكاشف موجودًا تحت حوالي كيلومتر واحد من الصخور وكان محميًا من الإشعاع بواسطة الرصاص الذي تم الحصول عليه من حطام سفينة رومانية عمرها ألفي عام.
ومع ذلك، حتى في هذا العمق، لا يزال يتعين على التجارب أن تتعامل مع التقلبات الخلفية – من أصوات الأصوات البشرية إلى الزلازل والأمواج على الساحل الإيطالي. ولذلك، قام فريق البحث بتطوير خوارزمية خاصة لتقليل الضوضاء، تشبه مبدأ “سماعات إلغاء الضوضاء” فقط على نطاق مختبري كامل.
تشرح البروفيسور رينا ماروياما من جامعة ييل: “لقد ركزنا على دراسة الاهتزازات الخارجية وتعلم كيفية طرحها رياضيًا من البيانات لتحسين البحث عن هذا الانحلال النادر للغاية”.
وقام العلماء بتثبيت أكثر من عشرين جهاز استشعار لقياس درجة الحرارة والصوت والاهتزاز والتداخل الكهرومغناطيسي، وبمساعدتهم قاموا بتدريب النظام على التمييز بين الإشارات الحقيقية و”الضوضاء”.
وقال كارستن هيجر، الأستاذ في جامعة ييل: “إذا تمكنا من اكتشاف اضمحلال بيتا المزدوج دون النيوترينوات، فسيكون هذا دليلا مباشرا على أن النيوترينو هو جسيم ماجورانا”. “مثل هذا الاكتشاف من شأنه أن يفسر سبب وجود مادة أكثر من المادة المضادة في الكون وسيكون أول تأكيد للفيزياء خارج النموذج القياسي.”
العلماء واثقون من أنه حتى لو لم يلتقط CUORE إشارة لسنوات عديدة، فإن كل قياس جديد يجعلهم أقرب إلى حل أحد الألغاز الرئيسية للكون – طبيعة النيوترينوات.