موفقیت پژوهشگر شریفی در پروژه مهم بین المللی

محقق پسادکتری دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف در یک همکاری بین‌المللی مهم با نام پروژه (Project ۸)، با روشی جدید، حدی برای جرم نوترینو‌ها به دست آورده است.

کد خبر: ۱۱۱۳۲۰۱

شنبه - ۰۴ آذر ۱۴۰۲ / November 25, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، علی اشتری اصفهانی محقق پسای دانشکده فیزیک و مرکز پژوهشی فیزیک انرژی‌های بالا دانشگاه صنعتی شریف در همکاری بین المللی مهمی با نام پروژه ۸ مشارکت داشته است. این گروه بین‌المللی چندی پیش، با روشی جدید، حدی برای جرم نوترینو‌ها به دست آورده است. این پژوهش در مجله معتبر فیزیکال ریویو لِترز physical review letters به چاپ رسیده است.

اشتری اصفهانی فارغ التحصیل دوره کارشناسی ارشد از دانشگاه صنعتی شریف است و ی فیزیک خود را از دانشگاه سیاتل در حوزه فیزیک ذرات دریافت کرده است.

در نتایج این پژوهش آمده است؛ نوترینو‌ها یکی از ذرات پرشمار کیهان‌اند. با این وجود مقدار دقیق جرم این ذرات هم‌چنان به صورت پرسشی بی پاسخ در فیزیک ذرات بنیادی مطرح است. شواهد تجربی نشان می‌دهد که جرم این ذرات حداقل ۶۰۰۰۰۰ برابر کوچکتر از جرم الکترون‌هاست. بر اساس مدل استاندارد ذرات بنیادی نوترینو‌ها فرمیون‌هایی بدون جرم اند. اما مشاهده‌ی پدیده‌ی نوسان در نوترینو‌های خورشیدی و جوی ثابت کرد که تصویر مدل استاندارد ذرات بنیادی ناقص است و این ذرات دارای جرمی غیر صفراند. یافتن جرم این ذرات نقشی کلیدی در فهم عمیق‌تر فیزیک ذرات بنیادی و کیهان‌شناسی دارد.

در روشی مرسوم برای اندازه‌گیری جرم نوترینو، پژوهشگران واپاشی بتای هسته‌ی تریتیوم را مورد مطالعه قرار می‌دهند. انرژی این واپاشی میان الکترون و (آنتی) نوترینوی آزاد شده تقسیم می‌شود. با اندازه‌گیری بیشینه‌ی انرژی الکترون‌ها در این واپاشی می‌توان کمینه‌ی انرژی کل نوترینو‌ها را به دست آورد و حدی برای جرم موثر نوترینو‌ها یافت. کوچکترین حد بالای موجود بر روی جرم موثر نوترینو به کمک این روش برابر ۰.۸ eV/c۲ است که در سال گذشته توسط آزمایشگاه کاترین (KATRIN) تعیین شد. کاترین با گذر دادن الکترون‌ها از یک سد پتانسیل الکتریکی قابل تنظیم و آشکارسازی مستقیم الکترون‌ها انرژی آن‌ها را اندازه‌گیری می‌کند.

اکنون پژوهشگران گروه پرو‌ژه‌ی ۸ (Project ۸) برای اولین بار با کمک روشی غیرمستقیم موفق شده‌اند طیف واپاشی بتای مولکول تریتیم را ثبت کنند. در این روش الکترون با قرار گرفتن در یک میدان مغناطیسی حرکتی مارپیچی را آغاز می‌کند و مقداری از انرژی خود را در این حرکت به صورت تابش رادیویی تابش می‌کند. انرژی الکترون به کمک اندازه‌گیری فرکانس این تابش قابل تعیین است.

گروه پروژه‌ی ۸ موفق شد با کمک این روش و ساخت یک نمونه‌ی اولیه با حجمی از مرتبه چند سانتی‌متر مکعب حدی برابر ۱۵۰ eV/c۲ را بر روی جرم موثر نوترینو به دست آورد. این گروه امیدوار است که بتواند در فاز نهایی آزمایش با استفاده از نمونه‌ای با حجمی از مرتبه‌ی متر مکعب حساسیت آزمایش را برای اندازه‌گیری جرم نوترینو تا ۰.۰۴ eV/c۲ افزایش دهد.