إضافة إلى عدم امتلاكه شحنة كهربية، لا يملك النيوترينو أي كتلة، وهو يخترق كل شيء تقريبًا. فالنيوترينوات، التي لا تتأثر بأي من القوى العاملة داخل المادة الكثيفة، يصعب للغاية كشفها، وهي فعليًّا أكثر الجسيمات انعداما للتأثير قاطبة.

النيوترينو هو أول «حفرية» متخلفة عن الانفجار العظيم، وهو رسول آت من أولى العمليات التي جرت في الكون. تحدد النيوترينوات مدى السرعة التي يتمدد بها الكون، وقد تحدد أيضًا مصيره النهائي. في النجوم كالشمس تلعب النيوترينوات دورًا أساسيًا في تكوين العناصر الثقيلة الضرورية للحياة تحصل الشمس على طاقتها عن طريق اندماج البروتونات المتلاطمة قرب مركزها، بحيث تتَّحد مكونة أنوية الهليوم، وخلال هذه العملية تتحول بعض البروتونات إلى نيوترونات بواسطة أحد أنواع نشاط بيتا الإشعاعي، وتنبعث النيوترينوات خلال هذه العملية والتأثير هائل: فالنيوترينوات تُنتج داخل الشمس بمعدل قدره 10³⁸ × 2 كل ثانية؛ هذا يعني الرقم اثنين متبوعا بثمانية وثلاثين صفرًا، وليس بإمكاني حتى أن أتخيَّل كيف أمنحك فكرةً عن مدى ضخامة هذا الرقم، فهو أشبه في ضخامته بحجم الكون الإجمالي مقارنة بحجم ذرة وحيدة. هذه النيوترينوات تندفع إلى الفضاء والعديد منها يضرب الأرض، وخلال كل ثانية تمر تخترق أجسادنا جميعًا نحو 400 مليار من النيوترينوات الآتية من الشمس.

أيضًا يتسبب النشاط الإشعاعي الطبيعي للعناصر على الأرض، على غرار اليورانيوم، في تحرير النيوترينوات؛ إذ يضربنا منها نحو 50 مليار جسيم كل ثانية، وهكذا تنتج الشمس مقدارًا عظيمًا من النيوترينوات؛ إذ يصلنا منها كل ثانية بعد الانتشار عبر مسافة قدرها 100 مليون كيلومتر نحو ثمانية أضعاف المقدار الذي يأتينا من تحت أقدامنا هنا على الأرض. نحن أيضًا نشارك في النشاط الإشعاعي (بصفة أساسية من خلال عمليات تحلُّل البوتاسيوم في عظامنا) ونطلق نحو 400 نيوترينو كل ثانية.

إجمالا، النيوترينوات هي أكثر الجسيمات شيوعًا على الإطلاق، بل إن ما يطير منها في أرجاء الكون يزيد في عدده عن الفوتونات الجسيمات الأساسية للضوء. وهي أيضًا شائعة لدرجة أن كتلتها يمكنها التأثير على جاذبية الكون. لو أن للنيوترينوات كتلة، فهي ضئيلة للغاية لدرجة أنه لم يستطع أحد إلى اليوم قياسها، لكن هناك سُبُلا آخذة في الظهور توحي بإمكانية عمل ذلك.

النيوترينوات الآتية من الشمس تخترق المادة دون ممانعة تقريبا، ولهذا يخترق منها أسرتنا في الليل عدد مماثل لما يخترق أجسامنا في ضوء النهار. وبمقدور النيوترينو أن يخترق مسافة قدرها سنة ضوئية من مادة الرصاص دون أن يرتطم بشيء. هذه الخاصية للنيوترينوات عادةً ما تُذكر في المقالات العامة، وهذا يجعل السؤال البديهي التالي يقفز إلى عقولنا: كيف نتمكن من الكشف عنها؟ والجواب هو أن ثمة شيئين يساعداننا في هذه المهمة.

الشيء الأول هو استخدام مصادر ضخمة للغاية للنيوترينوات بحيث تعمل الصدفة مفعولها ويرتطم نيوترينو أو اثنان بالذرات الموجودة في الكاشف ويتم تسجيلهما. فرغم أن النيوترينو الوحيد قد يتفاعل مع المادة مرة واحدة كل وقت طويل (أو كل سنة ضوئية)، فإن الشمس تنتج من النيوترينوات عددًا ضخمًا يجعل عامل الصدفة يعمل في صالحنا. قد لا أملك أنا أو تملك أنت فرصة الفوز في اليانصيب، لكن إذا شارك في السحب عدد كبير من الأفراد فسيكون الحظ حليف أحدهم. وفي وجود عدد كبير من النيوترينوات مسلط علينا، سيرتطم بعضها بالذرات في طريقه. وهكذا باستخدام وعاء كبير بما يكفي من المادة - من الماء أو الحديد أو حتى سوائل التنظيف (الكلور على الأخص مفيد في الكشف عن النيوترينوات) - أمكن الكشف عن بعض النيوترينوات العرضية الآتية من الشمس. وثمة علم جديد يُسمَّى علم فلك النيوترينوات أخذ حاليا في البزوغ. وقد كشف هذا العلم بالفعل عن أن النيوترينوات الفعلية الآتية من الشمس عددها أقل مما قد يقودنا فهمنا للشمس إلى توقعه، إلا أن الشمس ليست هي المشكلة اذ يبدو أن شيئًا ما يحدث للنيوترينوات وهي في الطريق.

الخاصية الثانية التي: تساعدنا أن النيوترينوات «خجولة على مستوى الطاقات المنخفضة فقط، كتلك التي تطلقها الشمس. وعلى النقيض النيوترينوات ذات الطاقة العالية (كالتي تُنتج في بعض العمليات الكونية أو في معجلات الجسيمات العالية الطاقة) لها ميل أكبر بكثير للكشف عن نفسها؛ وهكذا تمكنا داخل المعجلات عالية الطاقة من إنتاج النيوترينوات ودراستها تفصيليا. وهنا أيضًا حصلنا على أول التلميحات على أن للنيوترينوات كتلة صغيرة غير صفرية، وقد يجعلنا هذا نعيد التفكير في أفكارنا الخاصة بعلم الكونيات.

مواضيع ذات صلة

Normal modes

Waves in three dimensions

Probability amplitudes for particles

The random walk

Nuclei and particles

الزخات الهوائية Air Showers

النيوترينات Neutrinos

النيوكليونات Nucleons

النوى الثقيلة Heavy Nuclei

المركبة الكهرومغناطيسية

الميونات Mouns

الأشعة الكونية الثانوية Secondary Cosmic Rays