منتدى يعني بالكتب والتقارير العلمية

@ كل @عام @ وانتم@ بالف@خير @

#### عيدكم مبارك .... وعساكم من عواده ####

    حل مشكلة النيوترينو الشمسي(المرصد)

    شاطر

    مروه ليزر

    عدد المساهمات : 204
    نقاط : 550
    تاريخ التسجيل : 31/08/2010

    حل مشكلة النيوترينو الشمسي(المرصد)

    مُساهمة  مروه ليزر في الخميس سبتمبر 09, 2010 2:49 am

    <BLOCKQUOTE class="postcontent restore ">
    المرصد(****)
    تم تصميم مرصد سدبري للبحث عن هذا الدليل المباشر، وذلك بالكشف عن النيوترينوهات باستخدام العديد من تآثراتها المختلفة مع ما يحويه المرصد من الماء الثقيل الذي يبلغ 1000 طن. لا يقيس أحد هذه التفاعلات إلا عدد نيوترينوهات-الإلكترون، في حين تقيس تفاعلات أخرى جميع نكهات النيوترينوهات دون التمييز بينها. فإذا كانت النيوترينوهات الشمسية الواصلة إلى الأرض مؤلفة من نيوترينوهات-الإلكترون فحسب، وبالتالي لم يحصل تحول لنكهتها ـ فإن العدد الكلي لنكهات النيوترينوهات سيكون مساويا لعدد نيوترينوهات-الإلكترون وحدها. أما إذا كان العدد الكلي لنكهات النيوترينوهات أكبر كثيرا من عدد نيوترينوهات-الإلكترون، فإن في هذا برهانا على أن النيوترينوهات الآتية من الشمس غيرت نكهتها.


    تنتشر الصمامات الضوئية المضاعفة ـ وعددها أكثر من 9500 ـ على سطح كرة جيوديسية قطرها 18 مترا، وتمثل الصمامات عيون مرصد سدبري للنيوترينوهات. هذه الصمامات تحيط وترقب كرة من الأكريليك قطرها 12 مترا تحوي 1000 طن من الماء الثقيل. ويستطيع كل صمام منها الكشف عن فوتون واحد من الضوء. وتعلق المجموعة كلها في الماء الاعتيادي. ينبغي أن تكون جميع المواد الداخلة في تركيب المكشاف خالية بدرجة فائقة من العناصر الإشعاعية الطبيعية، لكن نتحاشى ظهور تعداد كاذب للنيوترينوهات الشمسية.

    السر في مقدرة مرصد سدبري على تعداد كل من نيوترينوهات-الإلكترون وحدها، والنيوترينوهات الكلية من أي نكهة، يكمن في نوى ذرات الدوتريوم التي في الماء الثقيل، والتي تسمى الدوتيرونات. فالنيوترون الذي في الدوتيرون يولد تفاعلين منفصلين للنيوترينو: الأول هو امتصاص النيوترينو، ويتم فيه امتصاص نيوترينو-الإلكترون من قبل نيوترون ويتولد من ذلك إلكترون. والتفاعل الثاني هو تفكك الدوتيرون، وفيه يتم تفكيك نواة الدوتريوم ويتحرر النيوترون. وفيما لا يمكن إلا للنيوترينوهات-الإلكترون تحقيق عملية الامتصاص، تتمكن النيوترينوهات، مهما كانت نكهتها، من تفكيك الدوتيرونات. وثمة تفاعل ثالث تم كشفه في مرصد سدبري، هو تشتيت (بعثرة) scattering الإلكترونات بوساطة النيوترينوهات، وهذا التفاعل يمكن استخدامه أيضا لتعداد النيوترينوهات عدا نيوترينوهات ـ الإلكترون، إلا أنه أقل حساسية لنيوترينوهات-الميون والتاو من تفاعل تفكيك الدوتيرونات (انظر الشكل في الصفحة 45).

    الكشف عن النيوترينوهات المتقلبة(*****)
    كيف تتذبذب النيوترينوهات
    إن نيوترينو-الإلكترون (في اليمين) هو في الحقيقة تراكب لنيوترينو من النوع 1 وآخر من النوع 2 في طور موجي كمومي واحد. ونظرا لأن لكل من النوعين طولا موجيا مختلفا فإنهما يخرجان عن الطور الموحد لهما بعد تحركهما لمسافة ما، وبذلك يشكلان نيوترينو-الميون أو نيوترينو-التاو (في الوسط). وبعد تحركهما مسافة أكبر يعودان لتشكيل نيوترينو-الإلكترون مرة ثانية (في اليسار).
    أين تتذبذب النيوترينوهات
    يمكن لنيوترينوهات-الإلكترون المتولدة في مركز الشمس أن تتذبذب وهي لاتزال في باطن الشمس، أو بعدما تخرج منها متجهة إلى الأرض، في رحلتها التي تستغرق ثماني دقائق. ويعتمد نوع التذبذب الذي يحصل على بعض التفاصيل مثل مقدار الفرق الكتلي ودرجة امتزاج نوعي النيوترينو 1 و 2، كما يمكن أن يحصل تذبذب إضافي في جوف الأرض ويظهر ذلك من خلال الفرق ما بين نتائج الليل ونتائج النهار.
    كيف يكشف مرصد سدبري النيوترينوهات
    يكشف مرصد (في الصفحة المقابلة) النيوترينو عن طريق رؤية حلقة مميزة لضوء شيرنكوڤ يصدرها إلكترون عالي السرعة. ويمكن للنيوترينو أن يولد الإلكترون ذا الطاقة العالية في الماء الثقيل (الكرة الزرقاء الكبيرة) الموجود في مكشاف مرصد سدبري بإحدى الطرق الثلاث التالية: (a) تفكيك الدوتيرون حيث يقوم النيوترينو (اللون الأزرق) بشطر نواة الدوتريوم إلى پروتون (اللون الأرجواني) ونيوترون (اللون الأخضر). وأخيرا يرتبط النيوترون بدوتيرون آخر مطلقا شعاع گاما (الخط المتموج) الذي يحرر بدوره إلكترونا (اللون الوردي) يصدر ضوء شيرنكوڤ (اللون الأصفر) الذي يتم كشفه. (b) امتصاص النيوترينو، حيث يقوم نيوترون بامتصاص النيوترينو ويتحول إلى پروتون وإلكترون ذي طاقة عالية. ونيوترينوهات الإلكترون وحدها هي التي يمكن أن تُمتص بهذه الطريقة. (c) اصطدام نيوترينو بإلكترون مباشرة، وهو حدث أكثر ندرة. ويمكن تمييز الميونات (المتولدة من الأشعة الكونية) (اللون الأحمر) من النيوترينوهات عن طريق قياس كمية ضوء شيرنكوڤ المتولد، ورصد موقع تكوينه (خارج المكشاف وداخله). ولتقليص عدد الميونات إلى القدر الذي يمكن السيطرة عليه يوضع المكشاف على عمق كيلومترين تحت الأرض.
    [center]
    [/center]

    لم تكن تجربة مرصد سدبري للنيوترينوهات هي الأولى التي يتم فيها استخدام الماء الثقيل. ففي الستينات من القرن العشرين قام <J.T.جنكنز> و<W.F.دكس> [من جامعة كيس وسترن ريزيرڤ] باستخدام الماء الثقيل في محاولة مبكرة جدا لرصد النيوترينوهات القادمة من الشمس. واستخدما 2000 لتر (2 طن) من الماء الثقيل فوق الأرض، إلا أن تأثيرات الأشعة الكونية غلبت إشارات النيوترينوهات الشمسية. وفي عام 1984 اقترح <H.تشن> [من جامعة كاليفورنيا في إرڤاين] جلب 1000 طن من الماء الثقيل من مفاعل كاندو CANDU النووي الكندي إلى قاع منجم النيكل العائد للشركة إنكو INCO المحدودة في سدبري، حيث يوفر هذا العمق إجراء قياسات واضحة لكل من امتصاص النيوترينوهات وتحطم الدوتيرونات بوساطة النيوترينوهات الشمسية.

    قاد مقترح <تشن> هذا إلى تأسيس التعاون العلمي المتعلق بمرصد سدبري، وفي نهاية المطاف إلى بناء مكشاف سدبري. وقد وضعت الأطنان الألف من الماء الثقيل في وعاء من الأكريليك acrylic الشفاف قطره 12 مترا، ويجري رصد الماء الثقيل بوساطة 9500 صمام ضوئي مضاعف photomultiplier tubes تم تثبيتها في محيط كرة جيوديسية قطرها 18 مترا (انظر الشكل في الصفحة 43). ويستطيع كل صمام الكشف عن فوتون ضوئي واحد. وقد جرى غمر هذا التركيب كله داخل تجويف تم حفره في الصخر على عمق كيلومترين تحت الأرض مملوء بماء فائق النقاء.

    قياسات مرصد سدبري للنيوترينوهات(******)
    يمكن رصد النيوترينوهات الشمسية في أعماق الأرض نظرا لأن تآثرها مع المادة ضعيف جدا. فأثناء النهار، تجتاز النيوترينوهات بسهولة كيلومترين من الصخور حتى تصل إلى مرصد سدبري، وأثناء الليل لا تكاد النيوترينوهات تتأثر بمرورها عبر آلاف الكيلومترات خلال الأرض. إن مثل هذا الترابط الضعيف (بين المادة والنيوترينوهات) يجعلها ذات أهمية من منظور الفيزياء الفلكية الشمسية. تستغرق معظم الطاقة المتولدة في قلب الشمس ملايين السنين للوصول إلى سطحها، في حين أن النيوترينوهات تبرز بعد ثانيتين فقط لكي تصلنا مباشرة من موقع إنتاج الطاقة الشمسية.
    </BLOCKQUOTE>

    mazin2010

    عدد المساهمات : 212
    نقاط : 347
    تاريخ التسجيل : 02/09/2010

    رد: حل مشكلة النيوترينو الشمسي(المرصد)

    مُساهمة  mazin2010 في الخميس سبتمبر 09, 2010 11:58 am

















      الوقت/التاريخ الآن هو الأربعاء ديسمبر 07, 2016 1:10 pm