تحلل النيوترينو يوفق بين عالمين سريع
تشير الأرصاد الكونية إلى أن الكتلة الكلية لجميع أنواع النيوترينوات متناهية الصغر، بينما تتطلب تجارب التذبذبات أن تكون أكبر بشكل ملحوظ. يمكن حل هذا التناقض إذا كانت النيوترينوات تتحلل مع مرور الوقت إلى جسيمات أخف وغير مرئية — مثل الضيوف الذين يتلاشون بهدوء من المجلس. هذه الفرضية ترفع القيود عن الكتلة وتوفق بين البيانات. إذًا، هل يمكن أن تكون النيوترينوات أثقل مما كنا نظن؟
في ثلاثينيات القرن الماضي، أدرك باولي أنه بدون جسيمات شبحية دقيقة لا تتوازن طاقة النجوم. وهكذا وُلدت النيوترينوات — تلك الجوالة غير الملموسة التي تخترق كل شيء. يجب أن تكون لها كتلة، وإلا لما تمكنت من التحول إلى بعضها البعض، لكن أرصاد توسع الكون أظهرت أن وزنها الإجمالي يكاد يكون صفراً. في المقابل، أصرت التجارب المختبرية على رقم أكبر.
تقارن دراسة جديدة النيوترينوات بالتمر في كيس مثقوب. فإذا اختفى نصف حبات التمر في الطريق، فعند وزن المتبقي ستفقد بعضاً منها. وهكذا الحال في علم الكون: إذا تحللت النيوترينوات إلى جسيمات غير مرئية بالكامل خلال فترة تتراوح بين عشرة ملايين ومليار سنة، فإننا اليوم لا نقيس إلا الجزء الباقي منها. وتسمح البيانات الحديثة من مسح DESI وإشعاع الخلفية الكونية الميكروي للانفجار العظيم بكتلة أعلى أربع مرات من السابق — وهو ما يكفي لتهدئة الجدل.
مفاجأة غير متوقعة: التحلل إلى أنواع مألوفة من النيوترينوات لا يحقق مكسباً يُذكر. فالكيس لا يزال يبدو ممتلئاً. إذن، تخفي الطبيعة فيه شيئاً خارج نطاق النموذج القياسي — جسيمات لا نعرف عنها شيئاً بعد. وهناك ينبغي توجيه البحث.
🎯 يوجد في الكون من النيوترينوات ما يقرب من عدد فوتونات إشعاع الخلفية الكونية — حوالي 330 في كل سنتيمتر مكعب.