Posted by 2015 წლის ფიზიკა ძველი და ახალი სამყაროს დამაკავშირებელ ხიდზე გავიდა. სტანდარტული მოდელი, რომელიც სამყაროში მოქმედი ფიზიკური კანონების აღმწერ განტოლებათა ნაკრებს წარმოადგენს, ბევრს რამეს ხსნის, თუმცა არა ყველაფერს.
ფიზიკოსები არაფერს იშურებენ იმისათვის, რომ სტანდარტული მოდელის ჩარჩოების მიღმაც ჩაიხედონ და იქ მიმავალი მოვლენების ახსნაც შეძლონ. რას წარმოადგენს გალაქტიკების შემაკავშირებელი ბნელი მატერია? ან სამყაროს გამაფართოებელი ბნელი ენერგია? სად დაიკარგა ანტიმატერია, რომელიც დიდი აფეთქებისას, ჩვეულებრივ მატერიასთან თანაფარდობაში გაჩნდა?
დიდი ადრონული კოლაიდერი განახლდა
2015-17 წლებში(LHC Run II) ჩასატარებელ სეანსებში დიდი ადრონული კოლაიდერი 6,5 ტევ. ენერგიის პროტონებს შეაჯახებს. ენერგიის ნახევარჯერ გაზრდა ძალისხმევით მოხერხდა, რომელიც გასული ორი წლის განმავლობაში 27 კილომეტრიანი რგოლის ყველა კვანძის მოდერნიზაციაზე იქნა გაწეული:
1) 1232 გადამხრელი მაგნიტებიდან, 18 ახლით შეიცვალა.
2) 2008 წელს მომხდარი ავარიის მსგავსი სიტუაციის გამოსარიცხად, ყველა ელექტონული კონტაქტები ახლიდან იქნა გადამოწმებული და შედუღებული, აღჭურვილი სპილენძის შუნტებით. ამისათვის სპეციალური პროექტიც კი ამუშავდა – SMACC.
3) მუშა მდგომარეობაში მყოფ მაგნიტებში 11 კილოამპერი დენი გადის. ზეგამტარობის მოვლენის ხარჯზე გათბობა და ენერგიის კარგვა არ ხდება. ზეგამტარობის დარღვევა კონიდან ამოვარდნილ პროტონებსაც შეუძლიათ. ასეთ შემთხვევაში, მაგნიტურ ველში კონცენტრირებული უზარამზარი ენერგია(მეგაჯოულები) ერთ მაგნიტში გამონთავისუფლდება. დაზიანების გამოსარიცხად სპეციალური წრედი შეიქმნა, რომელიც ”ენერგეტიკულ დარტყმას” თავის თავზე აიღებს.
4) განახლებული მაგნიტები 11 კა. დენის უსაფრთხოდ დაჭერას შეძლებენ, ხოლო გენერირებული მაგნიტური ველი 6,5 ტევ. ენერგიის მქონე პროტონების ტრაექტორიების შენარჩუნებას.
5) კონების სისქე ენერგიის მატებასთან ერთად მცირდება, ისინი უფრო მკვრივი იქნება, რაც შეჯახებათა ნათობას გაზრდის.
6) Run I-სგან განსხვავებით, ყოველ პროტონულ კონაში 170 მილირდის ნაცვლად 120 მილირდი პროტონი იქნება, რითაც მონაცემთა ”დახვავების” ეფექტი შერბილდება. სამაგიეროდ, კონათა გროვებს შორის ინტერვალი 25 ნანოწამი გახდება, რაც ნათობას ასევე გაზრდის.
7) რეზონატორები, ამაჩქარებელი უჯრედები, რომელში მორავი პროტონები ყოველ შემდეგ წრეზე დამატებით ენერგიას იღებენ, უფრო ძლიერი ველებით იმუშავებენ.
8) გაცივების მრავალდონეებიანი სისტემა, რომელიც 1,9 კელვინ ტემპერატურამდე გაცივებას უზრუნველყოფს, მთლიანად იქნა გადამოწმებული და განახლებული. კოლაიდერის კონტროლისა და კრიოგენური სადგურის სისტემებმაც მოდერნიზება განიცადა.
9) ამაჩქარებელი რგოლის ელექტრონიკაც მთლიანად განახლდა, მისი კვანძები მეტ რადიაციას გაუძლებს. ამ კომპანიის მსვლელობისას ნახევარი მილიონი(!) ცაკლეული ელექტრული ტესტი ჩატარდა.
10) პირველი შეჯახებებისას, პროტონების ძლიერი მუხტი ვაკუუმიანი კამერის კედლებიდან ელექტრონების ამოგლეჯასა და სამუშაოს ხელის შემშლელი ელექტრონული ღრუბლის წარმოქმნას ახდენდა. ახლა, კედლების ზედაპირის სპეციალური გარსით დაფარვით, ეს მავნე ეფექტი საგრძნობლად უნდა შემცირდეს.
პატარა ამაჩქარებლები
2015 წელმა პატარა ამაჩქარებლების გამოჩენითაც ისახელა თავი. CERN-მა გადაწყვიტა დააფინანსოს ექსპერიმენტი სახელად – AWAKE(Advanced Wakefield Experiment). ეს ტექნოლოგია მეცნიერებს საშუალებას მისცემს სულ უფრო მაღალ ენერგიაზე შეაჯახოს ნაწილაკები, გიგანტური მანქანების მშენებლობისა და დიდი დანახარჯის აუცილებლობის გარეშე(ამაჩქარებლების მოკლე ისტორია).
SETI-ს 100 მილიონი დოლარი
რუსმა ბიზნესმენმა იური მილნერმა(Mail.ru Group, DST Global) და ასტროფიზიკოსმა სთივენ ჰოქინგმა, ახალი პროექტის – Breakthrough Listen, წამოწყების შესახებ გააკეთეს განცხადება. 100 მილიონი დოლარი უცხო ცივილიზაციების მიერ გადმოცემული სიგნალების საძებნელი მოწყობილობის შექმნასა და უკვე არსებულ უდიდეს ტელესკოპებზე სამუშაო დროის ყიდვაზე დაიხარჯება(The New York Times).
ასტრონომები ეცდებიან დაიჭირონ რადარის მსგავსი სიგნალები, რომლებიც მზესთან ახლოს მდებარე 1000 ვარსკვლავთან არსებული ეკზოპლანეტებიდან შეიძლება გამოიპაროს, ასევე ლაზერისთვის დამახასიათებელი ანთებები, 100 ვატიანი ნათურის მსგავსი სიმძლავრით, 4 სინათლის წლამდე მანძილზე მზის სისტემიდან. წინანდელთან შედარებით, SETI-ს ახალ მოწყობილობას 50-ჯერ მეტი მგრძნობელობა ექნება და ცის 10-ჯერ მეტ სივრცეს მოიცავს.
Green Bank Telescope.
ტელესკოპებიდან მიღებული მონაცემები საზოგადოებისთვისაც ხელმისაწვდომი იქნება. უზარმაზარი რაოდენობის ინფორმაციის ანალიზში 9 მილიონი მოხალისეს კომპიუტერებიც ჩაერთვება, პროგრამის ჩარჩოებში SETI@home.
შეთანხმება, ჯერჯერობით, მხოლოდ რადიოტელესკოპების – „გრინ-ბენქი“(სრული შემობრუნების შესაძლებლობის მქონე ყველაზე დიდი პარაბოლური რადიოტელესკოპი, ა.შ.შ.) და ავსტრალიური „პარქსი“, გამოყენებაზეა მიღწეული(ფინანსური კრიზისი ჰქონდათ).
ჩატარდება კონკურსიც – Breakthrough Message, მილიონიანი საპრიზო ფონდით: მონაწილეებს სთავაზობენ დაწერონ ყველაზე უფრო ინფორმატიული გზავნილები, საუკეთესო ტექსტებს უცხო ცივილიზაციების წარმომადგენლებს გაუგზავნიან(როდის მოვა სიგნალი გედის 16-დან?).
ჰოქინგის გარდა, პროექტში ფრენკ დრეიკი, მარტინ ჯონ რისი(სამყარო ჰოლოგრამაა?!), პიტერ უორდენი(ეიმსის კვლევითი ცენტრის ყოფილი ხელმძღვანელი), ასტრონომი ჯეფრი მარსი(ყველაზე მეტი ეკზოპლანეტა აღმოაჩინა) და კარლ სგანის ქვრივი ენ დრუიანი(პროდიუსერი) მიიღებენ მონაწილეობას.
ფრენკ დრეიკი.
SETI(არამიწიერი ცივილიზაციების ძებნა)-სადმი ინტერესი წინა საუკუნის 60-იან წლებში გაღვივდა, როცა ფრენკ დრეიკმა, ჩვენი გალაქტიკის სხვა ვარსკვლავებთან მოაზროვენე ცივილიზაციების არსებობის გამოსათვლელი ფორმულა გამოიყვანა. მიუხედავად ამისა, აქამდე ჩატარებული მცდელობებით, კოსმოსიდან მოსულ რადიოგამოსხივებაში ვერენაირი ხელოვნური წარმომავლობის სიგნალი ვერ იქნა გამოვლენილი(WOW და სხვა სიგნალები…; სტივენ ჰოკინგი თვლის, რომ უცხოპლანეტელებთნ კონტაქტი საშიშია).
სამყარო არ არის ჰოლოგრამა
როგორია დრო-სივრცე ყველაზე უფრო მცირე მასშტაბებში? ე.წ. პლანკისეული(გლუვი კოსმოსი) ზომების საკვლევად, რომელზეც უხილავი კვანტური ეფექტები დომინირებას იწყებს, ენრიკო ფერმის სახელობის ამაჩქარებლის ლაბორატორიაში(ჩიკაგო, შტატი ილინოისი,ა.შ.შ.), ფერმილაბის ჰოლომეტრის სახელით ცნობილი მოწყობილობა ამუშავდა. ამ ინსტრუმენტის საშუალებით უნდა დადგინდეს, შეუძლიათ თუ არა სარკეების მცირე, თუმცა სინქრონულ რხევებს ორი მიმართულებით, ფუნდამენტური ჰოლოგრაფიული ხმაურის გამოვლენა, რომელიც გარკვეულ მინიმალურ მონაცემს ყოველთვის აჭარბებს. წარმოდგენილ ფოტოზე ჰოლომეტრის ერთ-ერთი სარკეა გამოსახული. ჰოლოგრაფიული ხმაურის აღმოჩენა, რა თქმა უნდა, რევოლუციური იქნება, თუმცა ასეთი ხმაურის დამოკიდებულება სპეციფიურ ლაბორატორიულ მასშტაბებზე, დრო-სივრცის მკვლევარებს გააოცებს. ერთ-ერთი მიზეზია აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური თეორიის პოსტულატი ლორენც-ინვარიანტულ სიდიდეებზე, რომლის მიხედვითაც, ნებისმიერი სივრცული მასშტაბები, ათვლის სისტემიდან დამზერისას, რომელიც რელატივისტური(სინათ.სიჩ.მახლობელ) სიჩქარით მოძრაობს, დაპატარავებას დაიწყებენ – უმცირესი პლანკური მასშტაბებიც კი. თუმცა, ეს ექსპერიმენტი უნიკალური იქნება და მის შედეგებს მოუთმელლად ელიან.
წლის განმავლობაში დაგროვებულ მონაცემებში, ჰოლომეტრმა ჩვენი სამყაროს ორგანზომილებიანი ბიტებით შექმნილი პიქსელური რეალობის ვერანაირი კვალი ვერ აღმოაჩინა. ექსპერიმენტი გრძელდება და ლაბორატორიის თანამშრომლები გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენასა და დრო-სივრცის სხვა მოდელებზეც იმუშავებენ(სამყარო ჰოლოგრამაა?!; დრო-სივრცული ქაფის აღმოჩენის მეთოდი; მატრიცა?!).
გაბზარული სტანდარტული მოდელი
განახლებულმა კოლაიდერმა ახალი ნაწილაკის აჩრდილი დაინახა, რომელიც ჰიგსის ბოზონის ახალი ტიპიც შეიძლება იყოს, მისი მძჳმე ტყუპისცალი, როგორც სუპერსიმეტრიის თეორია წინასწარმეტყველებს.
დეტექტორებმა – ATLAS და CMS, 750 მილიარდი ელექტრონვოლტი ჭარბი ენერგია გამოავლინა. ჯერკერობით, ეს მოვლენები ჩვენთვის ცნობილი ფიზიკის ჩარჩოებში ეწერება და მონაცემთა მოცულობის გათვალისწინებით, უბრალო შეცდომა შეიძლება იყოს. საბედნიეროდ, როცა კოლაიდერი 2016-ში მუშაობას განაახლებს, ამ ყველაფერზე ზუსტი პასუხები გვექნება.
მოუხელთებელი ბნელი მატერია
განხადებებისა და დამაინტრიგებელი აღმოჩენების ჩამონათვალის მიუხედავად, გასულმა წელმა მხოლოდ ის დაამტკიცა, რომ ბნელი მატერიის აღმოჩენა ძლიან ძნელი იქნება.
30 ოქტომბერს სპეციალურ სემინარზე ექსპერიმენტ LUX-ის პირველი შედეგები იქნა წარმოდგენილი. მონაცემების შეგროვება 2013 წლის აპრილიდან აგვისტომდე ხდებოდა. სტატისტიკის დაგროვენა 2014 წლისთვის განახლდება და დაახლოებით ერთი წლი გაგრძელდება(luxdarkmatter.org).
თუ დეტექტორის ყოველ რეაგირებას დავითვლით, სამი თვის განმავლობაში 100 მილიონი ასეთი მოვლენა დაგროვდა, თუმცა პრაქტიკულად ყველა მათგანი ფონური პროცესების გამოვლენაა. გადარჩევის ყველა კრიტერიუმის გამოყენების მერე ამ სტატისტიკისგან მხოლოდ 160 მოვლენა დარჩა, რომლებიც დეტექტორის ცენტრალურ ნაწილში დარეგისტრირდა. მათი უმრავლესობა ყველაზე უფრო ძნელად აღმოსაფხვრლ ფონურ წყაროს უკავშირდება. დეტექტორი LUX-ს ფონური მოვლენების ნამდვილებისგან განხვავება შეუძლია, ოღონდ მხოლოდ სტატისტიკურად. უნდა მივაწეროთ არჩეული მოვლენები ნარჩენ ფონს თუ არა?
აღმოჩნდა, რომ კი, უნდა მივაწეროთ. იყო მოვლენები, რომლებიც საეჭვოდ გამოიყურებოდა, თუ მათ ნამდვილ სიგნალად ჩავთვლით, მაშინ მისი სტატისტიკური მნიშვნელობა ისეთი დაბალი იქნება, რომ რაღაც ახალის აღმოჩენად არ შეიძლება ჩაითვალოს. ამგვარად, კოლაბორაციის პირველი შედეგი ასეთია: სამთვიანი მუშაობის განმავლოაბში ბნელი მატერიის ნაწილაკთა აღმოჩენის ვერანაირი მტკიცებულება ვერ იქნა მიღებული.
ბნელი მატერიის იშვიათი შეჯახებისას დეტექტორის მატერიასთან, თვით ენერგოგამოყოფა ან ატომის იონიზაციით წარმოქმნილი სუსტი ანთბა ფიქსირდება.
ამ უარყოფითი შედეგით ზედა ზღვარი დადგინდება, ბნელი მატერიის ნაწილაკთა ურთიერთქმედების კვეთაზე.
LUX-მა სამი თვის განმავლობაში ექსპერიმენტ XENON100-ის შედეგები გააუმჯობესა, რომელიც აქამდე რეკორდულად ითვლებოდა მგრძნობელობის თვალსაზრისით. დაახლოებით ორჯერადი გაუმჯობესებაა მიღწეული დიდი მასების შემთხვევაში და უფრო მეტად 20 გევ-ზე ნაკლები მასებისას. ეს იმას ნიშნავს, რომ გამოცხადებული ყველა დადებითი შედეგები LUX-ის მონაცემებს ეწინააღმდეგება.
რა იქნება მომავალში? ერთი წლის განმავლობაში დაგროვებული სტატისტიკით კოლაბორაცია LUX-ი ამ ზღვრებს კიდევ ხუთჯერ გააუმჯობესებს. პარალელურად, ერთ-ორ წელიწადში ბნელი მატერიის მძებნელი სხვა მსხვილი ექსპერიმენტების შედეგებიც დაიწყებენ გამოჩენას. თუ ეს საერთო ძებნა უარყოფითი შედეგებით დასრულდება, შეზღუდვები სუპერსიმეტრიულ მოდელებსა და ახალ ფიზიკაზე კიდევ უფრო მკაცრი გახდება.თუმცა, ამსთან ერთად, ბნელი მატერიის ძებნის პრობლემა კიდევ უფრო გამწვავდება. ის ფაქტი, რომ ბნელი მატერიის ნაწილაკები პირდაპირი დამზერით ვერ გამოვლინდა(მხოლოდ ასტროფიზიკურ დაკვირვებებში), ნიშნავს, რომ მათ სულ სხვა მასები აქვთ, რომელთა ექსპერიმენტით შემოწმება ძალიან რთულია, ან მათი ურთიერთქმედება ისეთი მცირეა, რომ ახლანდელ დეტექტორებში შესამჩნევ სიგნალს ვერ აჩენენ, ან ჩვეულებრივ მატრიასთან მათ შეჯახებებს რაღაც ეკზოტიკური თვისებები გააჩნიათ. ყველა ვარიანტში ექსპერიმენტატორებს იმაზე ფიქრი მოუწევთ, როგორ მოხდეს ამ ნაწილაკების საიმედოდ აღმოჩენა, ხოლო თეორეტიკოსები რაიმე ირიბი მეთოდების გამოძებნაზე იმუშავებენ, რომლებშიც მოუხელთებელი ნაწილაკების არაპირდაპირი რეგისტრაციით შესწავლა იქნება შესაძლებელი. ყველა შემთხვევაში, ეს სიტუაცია უახლოეს ათწლეუში კიდევ უფრო გამძაფრდება.
Advanced LIGO გრავიტაციულ ტალღებზე ნადირობას აგრძელებს
2015 წლის 19 მაისს, მოდერნიზაციაზე 7 წლის განმავლობაში გაჩერების მერე, გრავიტაციული ტალღების ლაზერული ინტერფერომეტრიის ობსერვატორია( LIGO) ამუშავდა(მაიკელსონ-მორლის ცდა). ორი ასეთი იდენტური დანადგარი, მდებარე ვაშინგტონისა და ლუიზიანას შტატებში, გრავიტაციული ტალღების სუსტი „ხელმოწერების“ აღმოსჩენად არის შექმნილი, რომლებიც ზეახლების აფეთქებებით, შავი ხვრელების შერწყმისა და სხვა კატასტროფული კოსმოსური მოვლენების დროს წარმოიქმნება.
ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიხედვით, გრავიტაციული ტალღბი უნდა არსებობდნენ ბუნებაში, თუმცა მათი პირდაპირი დამზერის გზით აღმოჩენა შეუძლებელია. ექსპერიმენტი Advanced LIGO, რომლის მშენებლობას ამერიკის ნაციონალური სამეცნიერო ფონდი აფინანსებს, ხოლო რეალიზებას კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტისა და მასაჩუსეთსის ინსტიტუტის ინჟინრები ახდენენ, ამ გრავიტაციული ტალღების ზეგავლენის ეფექტების დაჭერას ეცდება. აღმოჩენის გაკეთებას იგივე ეფექტი ექნება, როგორიც ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენას 2012 წელს.
გრავიტაციულმა ტალრებმა უმცირესი ცვლილებები უნდა მოახდინოს ლაზერისს ხივების გავრცელების ტრაექტორიაში, რამაც, თავის მხრივ, გაყოფილი სხივის ისევ ერთ წერტილში თავმოყრის ადგილზე ინტერფერენციული სურათი უნდა მოგვცეს. ყოველგვარი გაუგებრობების გამოსარიცხად, ვაშინგტონსა და ლუიზიანაში, აბსულუტურად იდენტურ ორ დანადგარს შორის არსებულ 3000 კილომეტრიან მანძილზე, თუ ზემოთ ხსენებული ზეგავლენა მართლაც მოხდა, ორივეგან ერთნაირი სახე ექნება.
„წინამორბედისგან განსხვავებით, Advanced LIGO-ს ისეთი მაღალი მგეძნობელობა და სიზუსტე გააჩნია, რომ გალაქტიკების შეჯახებათა ექოსაც კი გავიგონებთ. შავი ხვრელების შერწყმასა და სხვა მაღალენერგიული მოვლენების შესახებ, მიზიდულობის ძალი იმ უმცირესი ცვლილებებით შევიტყობთ, რომლებიც ჩვენამდე სწორედ გრავიტაციული ტალღების სახით მოვა. ამ ტალღების პარამეტრების დადგენით, მათი წარმომქმნელი მოვლენების პარამეტრების დადგენასაც შევძლებთ“ – ამბობს ჰარვარდელი ფიზიკოსი მეთ სტრესლერი(გრავიტაცია; მეცნიერების თეთრი ლაქები – რა არის გრავიტაცია?; მოკლედ კვანტური გრავიტაციის პრობლემის შესახებ; სამყარო ჰოლოგრამაა?!;ტელესკოპმა გრავიტაციული ტალღები „დაინახა“).
ახალი ამაჩქარებლები
ახალი გიგანტური კოლაიდერი, რომელიც თვით დიდ ადრონულ კოლაიდერსაც კი დაჩრდილავს, როგორც ჩანს, იაპონიაში აშენდება(Nature News).
”საერთაშორისო წრფივი კოლაიდერი”-ს მშენებლობაში მონაწილე ქვეყნების კონსირციუმი ასტრონომიულ თანხას დახარჯავს – 7-8 მილიარდი დოლარი. ყველასათვის ცნობილი დაკ(1)-ისგან განსხვავებით, რომელსაც წრის ფორმა აქვს, სწკ წრფივი იქნება, დაახლოებით 31 კილომეტრის სიგრძით.
ერთმანეთისკენ შემხვედრი მიმართულებებით მოძრავი ელექტრონებისა და პოზიტრონების კონები ამაჩქარებლის მილში, თითოეული, 12 კილომეტრიანი დისტანციებიდან აჩქარდებიან. მასში არსებული 16 ათასი ზეგამტარი მაგნიტი ნაწილაკებს 500 გევ. ენერგიამდე ააჩქარებენ. საბოლოოდ საერთო სიგრძის 50 კილომეტრამდე გაზრდაა დაგეგმილი, შეჯახებათა ენერგიით 1 ტევ.
დაკ-თან შედარებით ეს ციფრი არც თუ ისეთი დიდია, რამდენიმე წრის გარბენის შემდეგ პროტონები ძალიან მაღალ ენერგიებამდე ჩქარდებიან. სამაგიეროდ ახალი კოლაიდრის წრფივი ფორმა მსუბუქ ნაწილაკებთან სამუშაოდ უფრო ხელსაყრელია. მათი საშუალებით ჰიგსის და სხვა იდუმალი ნაწილაკების შესახებ კიდევ უფრო ნათლი სურათის მიღებაა შესაძლებელი.
ამ მომენტისთვის საპროექტო სამუშაოები სრულდება. მოვიდა დრო საბოლოოდ დადგინდეს, თუ სად აშენდება ამაჩქარებელი. ფინალისტთა სიაში ევროპა, ა.შ.შ. და იაპონია აღმოჩნდნენ.
თუ კოლიდერი მართლაც იაპონიაში აშენდება, მისი მიწის ქვეშ დამალვა, როგორც დაკ-ის, მიწისძვრების მაღალი რისკის გამო არ გამოვა. ეს კი ზუსტად ისეთი ვარიანტი არაა, როგორიც ნავარაუდევი იყო. მეორეს მხრივ, იაპონიის მიერ წარმოდგენილი ორივე ადგილი იდეალურია.
იაპონია უკვე არაერთი წელია, რაც საერთაშორისო მნიშვნელობის მეცნიერული პროექტის მისაღებად იბრძვის – 2005 წელს 17 მილიარდ დოლარად შეფასებული თერმობირთვული პროექტიც(ITER) საფრანგეთს დაეთმო.
ნეიტრინული ნობელის პრემია…
ნეიტრინოთი და მის გარეშე
XIX საუკუნის დასასრულს, ატომის ბირთვის ბეტ-რადიოაქტიურობა იქნა აღმოჩენილი(გაიხსენეთ ჩვეულებრივი α,β,γ დაშლა. β აქ, ელექტრონია), რომელიც ატომის ბირთვის მუხტს ერთი ერთეულით ცვლიდა, მასა კი პრაქტიკულად უცვლელი რჩებოდა. ბუნებრივი იზოტოპებისთვის მხოლოდ ელექტრონული ბეტა-დაშლაა დამახასიათებელი(ხელოვნურებისთვის, პოზიტრონულიც(ელექტრონის ანტინაწილაკი)). 1935 წელს, მომავალში ნობელის პრემიის ლაურეატმა, მარია ჰიოფერთ-მაიერმა თეორიულად დაამტკიცა(გენიოსობის კულტი ქალების წინააღმდეგ), რომ ბეტა-დაშლა, ორი ელექტრონისა და ორი ანტინეიტრინოს გაჩენითაც არის შესაძლებელი. მისი პროგნოზი 1987 წელს დაადასტურეს, კალიფორნიის უნივერსიტეტში, სადაც სელენი-82-ის კრიპტონად გადაქცევა იქნა აღმოჩენილი. ორმაგი ბეტა-დაშლის ასეთი ხანგრძლივი ძებნა, იმ ნუკლიდების(ნუკლონი – ერთი პროტონი და ერთი ნეიტრონი) უკიდურესი სტაბილურობით აიხსნება, რომლებზეც ეს დაშლა დაიმზირება. ყოველი მათგანის(სულ 11) ნახევრადდაშლის პერიოდი 1010, 1020 წელია, სამყაროს ასაკზე მილიარდობითჯერ მეტი(რა არის ბეტა დაშლა? !!!).
ექსპერიმენტატორები, ორმაგი ბეტა-დაშლის კიდევ ერთ სახესხვაობასაც ეძებენ, რომელიც 1939 წელს ამერიკელმა ფიზიკოს-თეორეტიკოსმა უენდელ ფარიმ იწინასწარმეტყველა. ის, იტალიელი ჯულიო რაქას თეორიას ეყრდნობოდა, ეს უკანასკნელი კი ეტორე მაიორანის ლამაზ ჰოპოთეზას(ორივე ენრიკო ფერმის მოსწავლეები იყვნენ), რომელიც თავისი თავის ანტინაწილაკი ფერმიონების(მატერიის შემადგენელი ნაწილაკები – პროტონი, ნეიტრონი, ელექტრონი…) არსებობას უშვებდა(მაიორანის ნეიტრინო В-მეზონების დაშლაში არ დაიმზირება).
ეტორე მაიორანა. გარდაიცვალა გაურკვეველ ვითარებაში, პალერმოდან ნეაპოლში გემით მოგზაურობისას უგზოუკვლოდ დაიკარგა(1906-1939).
მაიორანის ვარაუდით, ასეთი ნაწილაკები შეიძლება იყოს ელექტრონი და პოზიტრონი, თუმცა, რაქამ აჩვენა, რომ ამ მოდელში მხოლოდ ნეიტრინოები ეწერება. ფარიმ დაასკვნა, რომ ასეთ შემთხვევაში, ერთ-ერთი ნეიტრონი, რომელიც ბეტა-დაშლას განიცდის, ანტინეიტრინოს შთანთქავს, რომელიც სხვა ნეიტრონმა გამოასხივა. შედეგად, ორივე ნეიტრონი, პროტონებად გადაიქცევა, ბირთვის გარეთ კი მხოლოდ ერთი ელექტრონი სხივდება. ასეთ პროცესს ორმაგი უნეიტრინო ბეტა-დაშლა ეწოდება.
სამყაროს საიდუმლო
რეალური ინტერესი ფარის თეორიის მიმართ წინა საუკუნის 80-იან წლებში გაჩნდა, როცა ფიზკოსები სტანდარტული მოდელის(სმ) ფარგლებს გარეთ გასვლაზე სერიოზულად დაფიქრდნენ. ამ თვალსაზრისით, ორმაგი უნეიტრინო ბეტა-დაშლა ბევრ საინტერესოს გვპირდება. პირველ რიგში, ის არღვევს ლეპტონური რიცხვის შენახვის კანონს, რაც სმ-ს ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტია. ჩვეულებრივშიც და ორმაგ ბეტა-დაშლაშიც, ერთდროულად ლეპტონებიც იბადება და ანტილეპტონებიც – ელექტრონები და ანტინეიტრინოები. ელექტრონის გაჩენა, ლეპტონური რიცხვის ერთი ერთეულით შეცვლას იწვევს, ანტინეიტრინოს გაჩენა – მინიუს ერთით, ანუ ჯამი უცვლელი რჩება. ფარისეული ბეტა-დაშლა კი ორი ერთეულით ზრდის ლეპტონურ რიცხვს, რაც აშკარა უთანხმოებაში მოდის სმ-სთან.
ითვლება, რომ დიდი აფეთქების მერე ჩვენი სამყარო ერთნაირი რაოდენობის მატერიითა და ანტიმატერიით იყო შევსებული, მატერია დარჩა, ხოლო ანტიმატერია პრაქტიკულად სულ გაქრა(წესით ორივე უნდა გამქრალიყო ურთიერთანიჰილაციის გამო და სამყაროც ვეღარ იარსებებდა). ყველაზე უფრო პოპულარული თეორია, რომელიც ამ ასიმეტრიას ხსნის, ლეპტონური რიცხვის შენახვის კანონის დარღვევის ჰიპოთეზას ეფუძნება. ორმაგ უნეიტრინო ბეტა-დაშლას კი ჩვენი სამყაროს ერთ-ერთი მთავარი გამოცანის ამოხსნა შეუძლია. ასეთი დაშლა, თავის მხრივ, მხოლოდ მაშინ არის შესაძლებელი, თუ ნეიტრინოს არანულოვანი მასა გააჩნია. სწორედ მისი მასიურობა დაამტკიცეს წლევანდელმა ნობელიანტებმა. არტურ მაკდონალდისა(სედბერის ნეიტრინული ობსერვატორია(მსგავსი დეტექტორი – ბორექსინო)) და ტაკააკი კაჯიტას(დეტექტორი სუპერ-კამიოკანდე) ნამუშევარმა ნეიტრინოს მასიურობა აჩვენა. ხოლო არის თუ არა ნეიტრინო თავისივე თავის ანტინაწილაკი, ანუ მაიორანისეული ნაწილაკი, გაურკვეველი რჩება.
ნეიტრინოების ოსცილაციის ქვეშ, ერთი სორტის ნეიტრიონების(ელექტრონული ნეიტრინო, მიუონური ნეიტრინო, ტაუ-ნეიტრინო და შესაბამისი ანტინეიტრინოები), სხვა სორტის ნეიტრინოებად ურთიერთგარდაქმნა იგულისხნება. ნივთიერებაში გავლის დროს, მასში მდებარე ლეპტონები(ელექტრონი, ტაუ-ლეპტონი, ნეიტრინო), ე.წ. ეფექტური მასის ინდუცირებას უხდენს ნეიტრინოს, რომელიც ნეიტრინოს ტიპზე და ამ ნივთიერებაში ლეპტონების სიმკვრივეზეა დამოკიდებული. თუ ნეიტრინოს მასა ნულის ტოლია ან ძალიან ახლოსაა მასთან, ასეთი პროცესი არ უნდა მოხდეს.
როგორ შევისწავლოთ ორმაგი დაშლა
დაშლის დროს გამოსხივებული ნაწილაკები, საწყისი და დაშლილი ბირთვის მასის დანაკლისიდან იღებს ენერგიას(ენერგია-მატერიას ურთიერთგარდაქმნა შეუძლია E = mc2(მოკლედ ელემენტარული ნაწილაკების შესახებ)). თუ ნეიტრინო არ არის, მაშინ მთელი ეს ენერგია ელექტრონზე მოდის. შესაბამისად, ისეთი ორმაგი ბეტა-დაშლები უნდა ვეძებოთ, რომლებშიც წყვილი ელექტრონების ჯამური ენერგია ხსენებული დანაკლისის ტოლი იქნება. ასეთი პროცესების დასაფიქსირებლად მაღალი მგრძნობელობის დეტექტორებია საჭირო, რომელთაც ორმაგი ბეტა-დაშლის დროს გამოსხივებული ელექტრონების ზუსტი ტრეკების რეგისტრირება შეუძლია. რადიოაქტიური და სითბური ფონის გამოსარიცხად, დეტექტორებს მიწისქვეშ, მრავალფენიანი ეკრანებითა და გამაცივებლით შემოფარგლულ კონსტრუქციაში ათავსებენ. ნეიტრინო უკიდურესად სუსტად ურთიერთქმედებს მატერიასთან, წყალში მისი თავისუფალი გარბენი 100 სინათლის წელს უტოლდება.
ნეიტრინოებთან დაკავშირებული ყველა აღმოჩენა, ნობელის პრემიის კომიტეტის ყურადღების გარეშე არ რჩება. მეოცე საუკუნის ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის განვითარება ამ ნაწილაკთან მჭიდროდ არის დაკავშირებული, მიუხედავად ამისა, ძალიან ცოტა ვიცით მის შესახებ, მასზე უფრო ნაკლებად მხოლოდ ჰიგსის ბოზონია შესაწავლილი. 85 წლიანი კვლევის განმავლობაში ნეიტრინოს მასის დადგენა ვერ მოხერხდა. ფიზიკოსთა აზრით, მეცნიერების შემდგომი პროგრესი, სწორედ ამ ნაწილაკის პოტენციურ თვისებათა პროგნოზირებას უკავშირდება.
ნეიტრინოს კვლევა ჯერ ახალ იწყება. მთელს მსოფლიოში მიმოფანტულ დეტექტორებზე მომუშავე ფიზიკოსები, ნეიტრინულ გამოვლინებებს მოთმინებით ელიან. იტალიური OPERA, იაპონური სუპერ-კამიოკანდე, , IceCube ანტარქტიდაზე და NOVA ილინოისში, წინა წელს ყველა მათგანმა გამოიჩინა თავი და კიდევ უფრო მეტის გაგება სურთ.