أُعلن يوم الثلاثاء 6 أكتوبر/تشرين الأول 2015 عن فوز عالميْن بجائزة نوبل في مجال الفيزياء لاكتشافهما جسيماتٍ كونية تسير في الفضاء بسرعات خاطفة وقريبة من سرعة الضوء، وتمر بسهولة عبر الأرض وحتى عبر أجسامنا.
وقد تم تكريم كلٍّ من تاكاكي كاجيتا Takaaki Kajita من اليابان وآرثر ماكدونالد Arthur McDonald من كندا بهذه الجائزة نظراً لاكتشافهما أن هذه الجسيمات الصغيرة المسماة بالنيوترينوهات لديها كتلة، أي الخاصية التي نعرفها غالباً من خلال الوزن.
قالت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في معرض تعليقها على هذا الاكتشاف: "غيّر هذا الاكتشاف فهمنا لطريقة عمل أعماق المادة وقد يكون هذا أمراً حاسماً في تصوّرنا للكون".
تكمُن أهمية هذا الاكتشاف في تبديده للفكرة السائدة التي تقول بأن النيوترينوهات لا تمتلك أية كتلة. وتُصنّف النيوترينوهات إلى ثلاثة أنواع أو ''نكهات'' (flavors)، وقد أظهر العلماء على أرض الواقع أن النيوترينوهات تتحول تلقائياً بين هذه الأنواع، ما يعني أن لديها كتلةً ما.
كاجيتا الذي يبلغ من العمر 56 عاماً، هو مدير معهد بحوث الأشعة الكونية Institute for Cosmic Ray Research وأستاذٌ في جامعة طوكيو. أما ماكدونالد، فيبلغ من العمر 72 عاماً، وهو أستاذ فخري ضمن جامعة كوينز في كينغستون، كندا.
وفي حديثه الهاتفي مع الصحفيين الموجودين في ستوكْهولم، قال ماكدونالد إن هذا الاكتشاف ساعد العلماء بشكل كبير على تطبيق وملائمة النيوترينوهات في مجال نظريات الفيزياء الأساسية.
أما كاجيتا، فقد بدا مرتبكاً في بداية المؤتمر الصحفي الذي نظمته جامعته حيث قال: "عقلي قد أصبح فارغاً تماماً من أية فكرة، لا أعرف ماذا أقول". ومن ثم أكد على أن الكثير من الناس قد ساهموا في إنجاز عمله. وتابع حديثه قائلاً: "إن الكون الذي نعيش فيه لا يزال مليئاً بالأشياء المجهولة. ولا يمكن التوصل إلى اكتشافٍ كبيرٍ في ظرف يوم أو يومين، بحيث يتطلب الأمر جهد الكثير من الناس، كما أنه يستغرق وقتاً طويلاً''.
تم إثبات وجود النيوترينوهات للمرة الأولى سنة 1956، حيث أنها تأتي من مصادرَ متنوعة في الكون، على الأرض أو في غلافها الجوي. لكن معظم النيوترينوهات التي تصل إلى الأرض هي ناجمة عن التفاعلات النووية التي تحصل داخل الشمس. بالفعل، يمر عددٌ هائل منها كل ثانية عبر أجسامنا.
أوضح كاجيتا في العام 1998 بأن النيوترينوهات التي نشأت في الغلاف الجوي للأرض والتي رصدها كاشف كاميوكاندي الفائق Super-Kamiokande الموجود في اليابان، قد غيرت ''نكهاتها''. بعد ثلاث سنوات، وجد ماكدونالد أثناء عمله على مرصد النيوترينو سودبوري Sudbury Neutrino Observatory في كندا، بأن النيوترينوهات القادمة من الشمس غيّرت هويتها أيضاً.
يقول روبرت براون Robert G.W. Brown مدير المعهد الأميركي للفيزياء: ''لقد غيّر هذا الاكتشاف من فهمنا لأسس فيزياء الجسيمات، وهذا الأمر مهم للغاية باعتبار أن الجسيمات تكوّن كل شيء في هذا الكون''.
يقول أنطونيو إيرديتاتو Antonio Ereditato مدير مركز ألبرت أينشتاين للفيزياء الأساسية في جامعة بيرن، سويسرا: "إن هذا الاكتشاف يعد حقاً علامةً بارزةً فيما يتعلق بفهمنا للطبيعة''.
ويُعلق على هذا الحدث أيضاً جوزيف ليكن Joseph Lykken نائب مدير مخبر مسرع فيرمي الوطني للجسيمات في باتافيا بولاية إلينوا فيقول: "لقد ألهم هذا الاكتشاف في الواقع عدداً كبيراً من العلماء كي يتركوا الأبحاث التي يعملون عليها ويلتفتوا إلى محاولة فهم النيوترينو''.
ولكن الأمر الذي لا يزال مجهولاً إلى الآن هو: كم تزن تلك النيوترينوهات؟
يقول غويدو دركسلين Guido Drexlin وهو خبير في النيوترينو في معهد كارلسروه للتكنولوجيا Karlsruhe Institute of Technology في ألمانيا: "تُعتبر النيوترينوهات أخف بمليون مرة من الإلكترونات، والتي تعد نموذجاً مشحوناً من النيوترينو''. يأمل فريق دركسلين العلمي أن العمل على تحديد وزنها سيبدأ السنة القادمة.
وسيتقاسم الفائزان الجائزة المالية التي تقدر بــ 8 ملايين كرونة سويدية (حوالي 960 ألف دولار)، كما سيحصل كل فائز منهما على شهادة وميدالية ذهبية في حفل الجائزة في 10 ديسمبر/ كانون الأول.
في الثاني من أكتوبر/تشرين الأول، مُنحت جائزة نوبل في مجال الطب لعلماء من اليابان والولايات المتحدة والصين لاكتشافهم أدويةً تُستخدم الآن لمكافحة الملاريا وغيرها من الأمراض التي تنتشر في المناطق المدارية.
وستتواصل عملية الإعلان عن الجوائز حيث سيعلن يوم الأربعاء عن الفائز بجائزة الكيمياء، ثم يوم الخميس سيتم الإعلان عن الفائز بجائزة الأدب. وفي يوم الجمعة، سيُصرح باسم الفائز بجائزة السلام، أما الختام فسيكون يوم الاثنين القادم مع الإعلان عن الفائز بجائزة الاقتصاد.
الإعلان عن جوائز نوبل في مجال الفيزياء.
البيان الصحفي للجنة نوبل
تحوُّل في عالم فيزياء الجسيمات
حاز الياباني تاكاكي كاجيتا والكندي آرثر ب. ماكدونالد على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2015 لمساهمتهما في التجارب التي أظهرت بأن النيوترينوهات تغيّر حالاتها. تتطلب هذه التحولات امتلاك النيوترينوهات لكتلة، وبناءً عليه، سيغيّر هذا الاكتشاف فهمنا لطريقة عمل أعماق المادة كما أنه قد يلعب دوراً حاسماً في تشكيل نظرتنا إلى الكون.
مع انتهاء الألفية، قدم تاكاكي كاجيتا اكتشافه بأن النيوترينوهات من الغلاف الجوي تتنقل من هوية لأخرى في طريقها إلى كاشف كاميوكاندي الفائق في اليابان. وفي الوقت نفسه وبقيادة آرثر ب. ماكدونالد، استطاعت مجموعة البحث في كندا إثبات أن النيوترينوهات القادمة من الشمس لا تختفي في طريقها إلى الأرض. بدلًا من ذلك، التقطوها بهوية مختلفة عند وصولها لمرصد النيوترينو سدبري.
إذاً، لغز النيوترينو الذي حيّر الفيزيائيين لعقود من الزمن قد حُلّ أخيراً. وبالمقارنة مع الحسابات النظرية لعدد النيوترينوهات، بلغ عدد النيوترينوهات المفقودة ثلثا المجموع في القياسات التي أُجريت على الأرض. الآن، اكتشفت التجربتان بأن النيوترينوهات غيّرت من حالاتها.
أدى هذا الاكتشاف إلى استنتاج بعيد المدى بأن النيوترينوهات، التي اعتُبرت لفترة طويلة عديمة الكتلة، لابد أن تكون لديها كتلة حتى ولو كانت صغيرة.
لقد كان هذا اكتشافاً تاريخياً في فيزياء الجسيمات، لأن نموذجها المعياري حوْل طرق عمل أعماق المادة كان ناجحاً بشكل لا يصدق، حيث أنه قاوم كل التحديات التجريبية لأكثر من عشرين عاماً. ولكن، بما أنه يتطلب أن تكون النيوترينوهات عديمة الكتلة، تُظهر الأرصاد الجديدة بشكل واضح أن النموذج المعياري لا يمكن أن يكون النظرية الكاملة للمقومات الأساسية في الكون.
تمت مكافأة هذا الاكتشاف بجائزة نوبل في الفيزياء هذا العام، وذلك على اعتبار أنه قدّم رؤىً بالغة الأهمية حول الجانب الخفي من النيوترينوهات. بعد الفوتونات التي تدعى أيضاً الجسيمات الضوئية، تعد النيوترينوهات الجسيمات الأكثر وفرةً في الكون كله، وهي تقصف الأرض باستمرار.
تنتج العديد من النيوترينوهات عن تفاعلات بين الأشعة الكونية والغلاف الجوي للأرض. كما تنتج نيوترينوهات أخرى جراء التفاعلات النووية داخل الشمس. تتدفق آلاف المليارات من النيوترينوهات عبر أجسامنا كل ثانية، بالكاد يمكن لأي شيء أن يوقف مرورها لأن النيوترينوهات هي أكثر الجسيمات الأولية مراوغة في الطبيعة.
لا تزال التجارب والأعمال المكثفة تجري في جميع أنحاء العالم من أجل التقاط النيوترينوهات ودراسة خصائصها. ومن المتوقع أن تغير الاكتشافات الجديدة المتعلقة بالأسرار العميقة لهذه الجسيمات فهمنا الحالي لتاريخ الكون وبنائه ومصيره المستقبلي.
