يمكن أن تتفاعل “جسيمات الأشباح” مع الضوء: تنبيه علمي

النيوترينوات، وهي جسيمات صغيرة صعبة تنتقل عبر الكون بدون أي شيء تقريبًا، يمكنها في الواقع التفاعل مع الضوء.

ووفقا للحسابات الجديدة، فإن التفاعلات بين النيوترينوات والفوتونات قد تحدث في المجالات المغناطيسية القوية الموجودة في البلازما المحيطة بالنجوم.

إنه اكتشاف يساعدنا على فهم سبب كون الغلاف الجوي للشمس أكثر سخونة من سطحها، كما يقول عالم الفيزياء في جامعة هوكايدو كينزو إيشيكاوا وعالم الفيزياء في جامعة هوكايدو للعلوم يوتاكا توبيتا. المزيد من التفاصيل.

“إن نتائجنا مهمة لفهم التفاعلات الميكانيكية الكمومية لبعض الجسيمات الأساسية للمادة.” يقول إيشيكاوا. “قد تساعد أيضًا في الكشف عن تفاصيل الظواهر غير المفهومة حاليًا في الشمس والنجوم الأخرى.”

هي النيوترينوات من بين الجزيئات الوفيرة في الكون بجانب الفوتونات. لكنهم في الغالب يحتفظون بأنفسهم. النيوترينوات عديمة الكتلة تقريبًا ونادرًا ما تتفاعل مع المادة. بالنسبة للنيوترينو، الكون ليس شيئًا – ظلال أو أشباح، يمرون من خلالها بسهولة. الملايين من النيوترينوات تمر بك الآن مثل أشباح صغيرة.

لكن العلماء يؤمنون بالنيوترينوات قد تكون مهمة لدراسة وكشف الظواهر الفيزيائية الفلكية لماذا الكون على ما هو عليه؟وتحسين فهمنا لفيزياء الجسيمات. إن التحقيق في كيفية تفاعلها مع الكون سيكشف معلومات ليس فقط عن النيوترينوات، ولكن أيضًا عن تفاعلات الجسيمات والكون الكمي.

يستخدم عمل إيشيكاوا وتوبيتا نظريًا التحليل الرياضي لتحديد الظروف التي يمكن للنيوترينوات في ظلها التفاعل مع الكمات الكهرومغناطيسية – الفوتونات. لقد اكتشفوا أن البلازما الممغنطة للغاية عبارة عن غاز شحنة موجبة أو سلبيةبسبب إضافة أو طرح الإلكترونات – يوفر بيئة مثالية.

“في ظل الظروف “الكلاسيكية” العادية، لا تتفاعل النيوترينوات مع الفوتونات”. يقول إيشيكاوا.

“ومع ذلك، كيف يمكن حث النيوترينوات والفوتونات على التفاعل في مجالات مغناطيسية موحدة كبيرة جدًا – أكبر بعشر مرات.³ كم – يوجد على شكل مادة تسمى البلازما، والتي تتواجد حول النجوم.”

سابقا، إيشيكاوا وتوبيتا استكشفت الاحتمال يمكن لظاهرة نظرية تُعرف باسم تأثير هول الكهربائي الضعيف أن تسهل تفاعلات النيوترينو في الغلاف الجوي الشمسي. إنه، في ظل الظروف القاسية، التفاعلان الأساسيان للكون، الكهرومغناطيسية وهذا قوة ضعيفةنوع من النعمة معا.

ووجد الباحثون أنه بموجب النظرية الكهروضعيفة، يمكن للنيوترينوات أن تتفاعل مع الفوتونات. إذا كان الغلاف الجوي للنجم يخلق البيئة المناسبة لتأثير هول الكهروضعيف، فيمكن أن تحدث هذه التفاعلات هناك.

في ورقتهما، قام إيشيكاوا وتوبيتا بحساب مستويات الطاقة لنظام الفوتون والنيوترينو خلال هذه التفاعلات.

“بالإضافة إلى مساهمته في فهمنا للفيزياء الأساسية، قد يساعد عملنا أيضًا في تفسير ما يسمى لغز تسخين الهالة الشمسية.” يقول إيشيكاوا.

“إنه لغز طويل الأمد حول الآلية التي يظل بها الغلاف الجوي الخارجي للشمس – الهالة – عند درجة حرارة أعلى من سطح الشمس. يُظهر عملنا أن التفاعل بين النيوترينوات والفوتونات يطلق الطاقة لتسخين الهالة الشمسية.”

وفي العمل المستقبلي، يأمل الاثنان في إجراء مزيد من البحث حول كيفية تبادل النيوترينوات والفوتونات للطاقة في البيئات القاسية.

نشرت في الأطروحة الفيزياء مفتوحة.