یک فیزیکدان نظری مقاله ای منتشر کرده و در آن مدعی شده که کمیته نوبل در اعطای جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۱۵ دچار اشتباه شده است.

گویا آی تی – یک فیزیکدان نظری مقاله ای منتشر کرده و در آن مدعی شده که کمیته نوبل در اعطای جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۱۵ دچار اشتباه شده است.جهت یادآوری بگوییم که جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۱۵-۲۰۱۶ به “کشف نوسانات نوترینو که نشان داد نوترینو ها جرم دارند” تعلق گرفت.
در این مقاله جدید گفته نشده که برندگان جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۵ سزاوار دریافت این جایزه نبوده اند، یا اینکه تحقیق آنها اشتباه بوده است، بلکه می گوید شیوه تفسیر کمیته نوبل از موفقیت آنها اشتباه است.
نوترینوها را ذراتی شبح مانند و عجیب و غریب می دانند که در واکنش های هسته ای، مانند واکنش هایی که در هسته خورشید رخ می دهند، یا در هنگام برخورد پرتوهای کیهانی با جو زمین، تولید می شوند.
این ذرات را “شبح مانند” توصیف می کنند، چون به سختی با ماده واکنش می دهند. همین الان هزاران میلیارد نوترینو در اطراف ما در جریان هستند و هیچ راهی برای آشکارسازی آنها نداریم.

تنها راهی که دانشمندان می توانند حضور نوترینو ها را ثابت کنند، از طریق واکنش آنها با نیروهای زیراتمی ضعیف و گرانش است. این کار با استفاده از آشکارسازهای زیرزمینی مانند آشکاساز ذره سوپر – کامیوکانده (SuperK) در ژاپن یا رصدخانه نوترینوی سادبری (SNO) در کانادا انجام می گیرد.
اگر بخواهیم نوترینوها را به شکل جذابتری توصیف کنیم، باید بگوییم آنها در سه “طعم” مختلف به وجود می آیند؛ یعنی الکترون، میون و تاو. آنها می توانند طعم خود را تغییر دهند و در نتیجه یک نوتروینوی الکترون می تواند به یک نوترینوی تاو تبدیل شود و مجددا به حالت اول برگردد. این همان چیزی است که به عنوان “نوسان نوترینو” شناخته می شود.
آشکارساز SuperK، تنها آشکارساز نوترینوی های میون پرانرژی است. این نوترینوها با برخورد پرتوهای کیهانی با جو زمین تولید می شوند. SuperK در سال ۱۹۹۸ گزارش داد که تعداد نوترینوی های میونی که در سراسر زمین وجود دارد، بیشتر از آنهایی هستند که در سمتی از زمین که برخورد پرتوهای کیهانی با جو صورت گرفته، باریده اند.
ای نتایج نشان داد که نوترینوهای میون در راه خود به سمت زمین به نوترینوهای الکترون یا تاو تبدیل شده اند و SuperK نتوانسته آنها را تتشخیص دهد.
گروه SNO این مشاهدات را در سال ۲۰۰۱ و ۲۰۰۲ دنبال کرده و نوترینوهای الکترون کم انرژی که از خورشید جریان می یابند را مورد بررسی قرار داد.
یکی از تکنیک های مورد استفاده آنها فقط می تواند نوترینوهای الکترون را آشکار کند، اما تکنیک دیگر می تواند هر سه طعم را شناسایی نماید. نتایج آنها نشان داد تا زمانی که نوترینوهای الکترون به زمین برسند، فقط ۳۴ درصد از آنها هنوز نوترینوی الکترون باقی مانده اند و بقیه در طی این مسیر به طعم های دیگر نوترینو تبدیل شده اند.
کمیته نوبل این دو دسته از یافته ها را به عنوان اثبات این قضیه که نوترینوها می توانند در طی سفر خود نوسان کنند و بنابراین، آنها جرم دارند، پذیرفت.
اگر نوترینوها جرم نداشته باشند، چیزی که تاکنون در مورد آنها حدس می زدیم، آنگاه می توانند با سرعت نور در خلا حرکت کنند و اگر اینگونه باشد، زمان برای آنها می ایستد و در نتیجه آنها به هیچ وجه تغییر نمی کنند.

هیچکس این مسئله را زیرسوال نبرده و نمی گوید این کشف، اثباتی بر جرم دار بودن نوترینو ها نیست.
فیزیکدانی به نام الکسی اسمیرنوف، از موسسه فیزیک هسته ای ماکس پلاک آلمان در مقاله جدید خود می گوید استفاده کمیته نوبل از کلمه “نوسان” در توصیف این کار اشتباه بوده است. تیم ژاپنی SuperK به شکل موفقیت آمیزی نوسان را در عمل نشان داد، اما نتایج SNO، آنچه برای نوترینوهای خورشید رخ می دهد را به شکل دیگری نشان می دهند؛ یعنی نوع ظریف تر و نامحسوس تری از تغییر شکل.
اسمیرنوف در مقاله خود که در وبسایت arXiv.org منتشر شده، نوشت “در حالی که سوپر – کامیوکانده نوسان نوترینوها را کشف کرده، SNO، تبدیل طعم بی در رو (تقریبا غیر نوسانی) در نوترینوهایی که از خورشید می آیند را مشاهده کرده است. نوسانات هیچ ربطی به نوترینوهای خورشیدی ندارند. آنها از نوترینوهای کوچکی که در زمین تولید می شوند، جدا هستند”.
به بیان ساده تر، اسمیرنوف معتقد است نوترینوهایی که از خورشید می آیند هم نوع خود را تغییر می دهند، اما نه از طریق نوسان. و در نتیجه کمیته نوبل در این مورد اشتباه کرده است.
اسمیرنوف در مصاحبه با آدریان چو از نشریه Science گفت “بدون شک این آزمایش سزاوار دریافت جایزه نوبل بوده است. من فقط گفته های کمیته نوبل در مورد این آزمایش را زیرسوال برده ام”.
البته مقاله اسمیرنوف هنوز مورد بررسی های کارشناسی قرار نگرفته است. نقد ۱۸ صفحه ای او، با نام “نوترینوهای خورشیدی: نوسان یا عدم نوسان؟” در سایت arXiv.org منتشر شده تا سایر فیزیکدانانی که در این حوزه فعالیت دارند، در مورد آن به بحث و تبادل نظر بپردازند.
بنابراین می توان گفت این انتقادات، تاکنون فقط نظر یک فیزیکدان بوده، هرچند که جنجال زیادی به راه انداخته است.
جورجیو گراتا، یکی از فیزیکدانان حوزه نوترینو در دانشگاه استنفورد، که البته در این تحقیقات شرکت نداشته، به چو گفت “قطعا در این مورد حق با اوست و اشاره به واژه نوسان در این مورد، اساسا اشتباه است”.

اما اولگا بوتنر، فیزیکدان دیگری در حوزه نوترینو و از دانشگاه اوپسالای سوئد، و یکی از اعضای کمیته نوبل با این نظر مخالف است. او به چو گفت ” اشاره کمیته نوبل به واژه نوسان به دلیل رعایت اختصار بوده است. چون این کمیته در ذکر عنوان اثر، نمی تواند همه جزئیات اکتشافات را منعکس کند”.
بحث اسمیرنوف، حول شیوه های مختلفی می گردد که نوترینوهای SuperK و SNO طعم خود را تغییر می دهند. نوترینوهای پر انرژی SuperK طعم خود را در یک آن تغییر می دهند. اما در مورد نوترینوهای خورشیدی کم انرژی SNO، به نظر میرسد که آنها طعم خود را به تدریج تغییر می دهند؛ چون با ماده برهمکنش دارند.
فرضیه اسمیرنوف آن است که در داخل خورشید، محیطی غنی از الکترونها وجود دارد و این محیط باعث می شود نوترینوهای آن از نوع نوترینوی الکترون باشند. اما زمانی که این نوترینوها به خارج از خورشید سفر می کنند، طعمشان تغییر می کند. زیرا تعداد الکترونهایی که در تماس با آنها هستند، کاهش می یابد. اسمیرنوف می گوید این یک “نوسان به عقب و جلو” نیست، بلکه تغییر در پاسخ به تراکم الکترون هاست؛ یعنی چیزی که او “بی در رو” می نامد.
در واقع گروه SNO نیز نتایج آزمایشهای خود را با همین واژه توصیف کرده اند؛ “تبدیل طعم بی در رو” و از “نوسان” استفاده نکرده اند. اما کمیته نوبل با عنوان “مشاهده نوسانات نوترینو” به یافته های آنها اشاره کرده و اسمیرنوف می گوید این اشتباه است.
بار دیگر یادآوری می کنیم، که هیچ کس نمی گوید این گروه سزاوار دریافت جایزه نوبل نبوده یا اینکه این تحقیق مسئله و مشکلی داشته است. مسئله مورد سوال، شیوه توصیف نوسانات نوترینوها می باشد.

برای عموم مردم، این تفاوت ها معنایی ندارد و چیزی را تغییر نمی دهد. ما اکنون می دانیم که نوترینوها جرم دارند و می دانیم که طعم خود را تغییر می دهند.
اما برای دانشمندان جهان فیزیک ، یعنی افرادی که هنوز برای تعریف دقیق مکانیزم عملکرد و رفتار نوترینوها به بحث و جدل می پردازند، می خواهند دقیقا مشخص کنند که ذرات زیراتمی چه زمانی نوسان می کند و چه زمانی نوسان نمی کنند، مسئله بزرگی است.
هیچ پاسخ روشنی برای این سوال وجود ندارد و همان طور که قبلا هم گفتیم، این مسئله فقط نظر یک فیزیکدان است. یک بخش از روش علمی مطالعه یک مسئله، آن است که محققان دیگری این مسئله را بررسی کند و با کار شما مخالف باشند (یا با تفسیر دیگران از کار شما مخالفت کنند) ، تا در آینده درک ما از جهانمان دقیق تر گردد.
در نتیجه بحث های طولانی در مورد این اشاره کمیته نوبل شکل گرفته، تا در نهایت، علم بهتری کسب کنیم. این همان هدف ما برای حضور در این عرصه است.
مقاله کامل اسمیرنوف را می توانید در arXiv.org ببینید.

دانشمندان، قدیمی ترین منبع آب شناخته شده جهان را در یک استخر باستانی در کانادا کشف کرده اند که حداقل ۲ میلیارد سال قدمت دارد.

گویا آی تی – در سال ۲۰۱۳، یک منبع آب باستانی با حدود ۱٫۵ میلیارد سال قدمت در معدن کید در اونتاریو یافته بودند، اما وقتی کاوش های عمیق تری در آن منطقه انجام دادند، دریافتند که منبع قدیمی تری هم در زیر آن مدفون شده است.

در اکتشافات اولیه ای که در سال ۲۰۱۳ انجام شد، دانشمندان تا عمق حدودا ۲٫۴ کیلومتری (معادل ۱٫۵ مایل) در یک تونل زیرزمینی در یک معدن پیش رفتند. اما عمق بیش از حد این معدن، که ۳٫۱ کیلومتر ( معادل ۱٫۹ مایل) بوده و عمیق ترین معدن فلز جهان است، فرصتی برای محققان فراهم کرد تا به حفاری های خود ادامه دهند.
باربارا شروود لولار، ژئوشیمیدان، از دانشگاه تورنتو در مصاحبه با ربکا مورل از بی بی سی گفت: “یافته های ما در سال ۲۰۱۳، شناخت ما از آبهای جاری در دوران باستان را کاملا متحول کرده و ما را به سمت اکتشافات بیشتر سوق داد. البته معدنی که در آن به اکتشاف می پردازیم، همچنان تا عمق بیشتری به حفاری های خود ادامه می دهد و این موضوع به نفع ما تمام شد”.
این منبع آب جدید، در عمق حدودا سه کیلومتری (۱٫۹ مایلی) زمین یافت شده و به گفته شروود لولار، خیلی بیشتر از آنچه فکرش را می کنند امکان حفاری در آن وجود دارد.
او می گوید “وقتی مردم در مورد این آبهای باستانی فکر می کنند، تصورشان آن است که باید یک مقدار بسیار بسیار کم از آب در یک صخره حبس شده باشد. اما در واقع، این آبها آنقدر متلاطم هستند که می توانند یک انسان را جابجا کنند. جریان این آبها با سرعت چندین لیتر در دقیقه جاری می شود؛ حجم این آبها از پیش بینی های ما بسیار بیشتر است”.
آبهای زیرزمینی معمولا در مقایسه با آبهای سطحی بسیار کند حرکت می کنند. حرکت آن به قدری کند است که به عنوان مثال، در هر سال ۱ متر را طی می کنند. اما وقتی در چاههای حفر شده در یک معدن حبس شوند، نرخ جریان آنها به ۲ لیتر در دقیقه هم می رسد.

با تحلیل گازهای محلول در آبهای زیرزمینی باستانی، از جمله هلیوم، نئون، آرگون و زنون، محققان تاکنون توانسته اند قدمت این آبها را حداقل ۲ میلیارد سال تخمین بزنند و این منبع عظیم آب را به عنوان قدیمی ترین منبع آب شناخته شده زمین معرفی کنند.
یافته های این اکتشافات، همین هفته در نشست پاییزه اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا در سان فرانسیسکو ارائه شده و هنوز مورد بررسی کارشناسی قرار نگرفته است. اما اگر این یافته ها توسط کارشناسان مستقل هم تایید شوند، می توانند رکوردهای ژئوشیمی را بشکنند و پیامدهایی فراتر از آن هم خواهند داشت.
در تحقیقات گذشته که همین تیم تحقیقاتی نتایج آن را در ماه اکتبر منتشر کرد، تحلیل های صورت گرفته روی محتوای سولفات آب هایی که در عمق ۲٫۴ کیلومتری یافته شده بودند چیزهای جالبی نشان داد. مثلا سولفات، در همان محل و در اثر واکنش شیمیایی آب با صخره ها تولید شده بود و ناشی از حمل سولفات توسط آبهای سطحی به زیرزمین نبود.
این بدان معناست که شرایط ژئوشیمیایی در این استخرهای باستانی، که از آبهای سطحی کاملا جدا شده اند، به اندازه ای مناسب هست که حیات میکروبی را در آنها حفظ کند. یعنی یک اکوسیستم مستقل در زیرزمین شکل گرفته که می تواند میلیاردها سال به بقای خود ادامه دهد.

یکی از محققان این تیم، یعنی لانگ لی، از دانشگاه آلبرتا در یک مصاحبه مطبوعاتی گفت “نتایج این اکتشافات بسیار عجیب است. اگر فرآیندهای زمین شناختی بتوانند به طور طبیعی یک منبع انرژی پایدار در این صخره ها ایجاد کنند، زیست کره زیرزمینی مدرنی شکل می گیرد که عمق و وسعت آن به شکل قابل توجهی افزایش می یابد”.
این بدان معناست که نه تنها مناطق قابل سکونت زمین وسعت بیشتری پیدا می کنند (با توجه به اینکه صخره های چند میلیارد ساله حدودا نیمی از پوسته قاره های زمین را تشکیل می دهند)، بلکه احتمالا مناطق قابل سکونت در سایر سیاره های جهان نیز می توانند از آنچه ما فکر می کنیم گسترده تر باشند.
شروود لولار در ماه گذشته و در مصاحبه با هانا فانگ توضیح داد: “اگر این فرآیند روی صخره های باستانی زمین هم به همین شکل کار کند، فرآیندهای مشابهی می توانند سطح مریخ را نیز قابل سکونت سازند”.

با اینکه هیچ میکروب زنده ای در آبهای زیرزمینی باستانی نیافته بودیم (چه در زمین و چه در هر جای دیگر)، اما در این استخرهای باستانی به یافتن میکروبهای زنده بسیار نزدیکتر شدیم.
تا آن زمان باید تحقیقات بسیار بیشتری انجام گیرد.
شروود لولار می گوید “ما هنوز نمی دانیم آبهای باستانی در زمین به چه صورت توزیع شده اند. سن این خاک کره های آبی عمیق را نمی دانیم و از اینکه چه تعداد از آنها قابل سکونت هستند اطلاعی نداریم. هنوز نمی دانیم که آیا در صورتی که در این آبهای ایزوله حیات یافت شود، این حیات از نوع مشابه سایر حیات های میکروبی است که برای مثال در منافذ هیدروترمال کف اقیانوسهای یافته شده یا با آنها تفاوت دارد”.