ملخص بالعربية عن بحث بعنوان تداخل الأنماط لتحلل الجسيمات وتفاعلاتها

ملخص بالعربية عن بحث بعنوان

تداخل الأنماط لتحلل الجسيمات وتفاعلاتها.

Configuration Mixing in Particle Decay and Reaction

Progress in Physics, 13(3) 2017, 150-155 http://www.ptep-online.com/2017/PP-50-02.PDF تحلل بيتا المستحث بالنيوترينو الشمسي

تصاعد الخلاف في الآونة الأخيرة حول التغيير المقاس في معدل تحلل للأنوية المشعة والذي أظهر تغيرات فصلية وسنوية في بعض النتائج. فظهر فريقين كل منهم له وجهة نظره في طبيعة هذه التغيرات ففريق من الباحثين من مختلف معامل التحلل والقياسات الإشعاعية على مستوى العالم أكد وجود مثل هذا التغيير سواء بالقياسات التجريبية  الفعلية أو بتحليل القياسات القديمة لباحثين آخرين، بينما أكد فريق أخر من معامل تحلل وقياسات الإشعاعية أخرى امتدت من الشرق للغرب عدم وجود مثل هذه الظاهرة:

ظهرت النتائج الأولى للتغيير في معدل التحلل في نتائج معامل بروكهافن الأمريكية  BNL وتم نشرها بحذر عام 1986 لنتائج أمتد قياسها منذ عام 1981 وحتى  1986لكل من نظيري $^{32}$Si و $^{36}$Cl. تم بعدها إجراء قياسات معدل التحلل للعديد من الأنوية الأخرى في عدد كبير من معامل العالم وحتى تاريخ هذا البحث وأخصها المركز الوطني للمعايير والمقاييس بألمانيا Physikalisch-Technische Bundesanstalt. وأظهرت جميعها وجود مثل هذا التغيير في معدلات التحلل النووي. إلا أن الباحثين الرافضين لمثل هذه الظاهرة قاموا بتجارب معملية عديدة في العديد من المعامل حول كوكب الأرض والتي أظهر بعضها هذا التغيير ونفي البعض الأخر وجود مثل هذا التغيير. وتم تفحص مثل هذه الظاهرة في المركبة الفضائية كازيني ولم يتم رصد هذه الظاهرة.

ظهر ت العديد من التفسيرات في المراجع والبحوث لمثل هذه الظاهرة ، فالمؤيدين لها نسبوها للنيوترينو الشمسي وخاصة أن النتائج أظهرت تأثير العواصف الشمسية و اضطرابات الشمس على معدل التحلل (تم نسبه لنصف العمر في تلك الحقبة) ونسبه الرافضين له  وفي تجاربهم التي رصد فيها التغيرات إلى اضطرابات في أجهزة القياس نتيجة تغيير الفصول، وزعم البعض دور مجال الجاذبية الشمسي في هذه التغييرات. ولم يرصد البعض أي تغيرات على الإطلاق. ولعل أحد أسباب الاختلاف هو صغر نسبة هذا التغيير (أقل من 0.01% ) والتي تكون اصغر بكثير من حدود الخطأ التجريبي للتجربة الواحدة.

معظم قيمة الخطأ التجريبي للتجربة الواحدة هو خطأ انحيازي   systematic  والذي بكون في حدود 5% بالنسبة لتلك المعامل القياسية (10-15 % بالنسبة للمعامل غير القياسية)  يمكن تلافي الخطأ الانحيازي بتكرار التجربة وتحويل النتائج إلى نسب وهذا ما قام به كل من أدلى بدلوه في هذه النقطة. حيث تم إجراء آلاف التجارب المعملية على امتداد الفترة من 1981 وحتى 2017.  ولكن التأثير يخالف مبادئ الفيزياء حيث أن معدل التحلل (يتناسب مع مقلوب عمر النصف) مقدار كمومي ثابت للنظير. لذلك تم التوجه لاختبار فرضية تأثير النيوترينو الشمسي.

قد نشرت مجموعة عمل مرصد النيوترينو الشمسي SNO  عام 2003 بيانات عن حدوث تغيرات في الفيض النيوترينوي الساقط على كوكب الأرض في حدود 10% مع تغير الفصول  لذلك تم تجميع أكبر عدد من النتائج والتي امتدت منذ عام 1981 وحتي 2016 لأي من النظائر التي أظهرت وجود تغيرات أو لم تظهر هذه الظاهرة. ومن الجدير بالذكر أنه ومنذ عام 2015 كلما تم الانتهاء من تحليل مجموعة من البيانات ظهرت مجموعة أخرى في الدوريات العلمية مما أخر نشر هذا البحث.

تم فرض نموذج أساسه أن نصف عمر النظير (معدل التحلل) ثابت كمي لا يتغير وتم إضافة نمط متداخل معه للتحلل (أطلق عليه تحلل بيتا النيوترينوي $\beta^\nu$  و الذي أستهدف البحث دراسة مدي تأثيره وعلاقته بالمقطع المستعرض لتفاعل النيوترينو مع النيوكليونا (النيوترونات أو البروتونات) .  وفي هذا النموذج تم توصيف دالة تغير الفيض النيوترينوي بدلالة معلومات بعد الأرض والشمس و الزاوية التي تكون فيها الأرض والشمس في أقرب مسافة. وللتفسير الدقيق تم عمل ملائمة Fitting لهذه الدالة مع النتائج المستقاة من البحوث

كان لقدرة المواد المشعة على امتصاص النيوترينو الشمسي بأي طاقة كانت سببا في زيادة تأثير النيوترينو الشمسي على الأنوية حيث أن كثافة النيوترينو الشمسي تزيد أسيا كلما نقصت الطاقة، وهو أمر لا يمكن الأنوية المستقرة مثل الجاليوم 71 و الكلور- 37 أقتناصة نظرا لكبر قيمة Q-value  لها. أظهرت هذه الدراسة المقارنة للنتائج صحة نتائج كل من الفريقين المتعارضين حيث أن الفريق المؤيد شملت تجاربه قياس تحلل بيتا النيوترينوي $\beta^\nu$   بينما كانت تجارب الفريق المعارض (في حالة تلك النتائج التي اختفت فيها الظاهرة) تقيس فقط التحلل الكمي للأنوية المشعة. وللتأكيد تم وضع علاقة إمكانية رصد هذه الظاهرة بظروف التجارب تم تحقيق علاقة بين طاقة جسيمات بيتا النيوترينوية $\beta^\nu$ فيما يعرف بQ-value والقدرة على رصد الظاهرة متمثلة في حاصل ضرب المقطع المستعرض وكفاءة الجهاز. هذا الأخير غير معروف وغير متوفر في المراجع. وأظهرت النتائج علاقة طردية فكلما زادت قيمة Q-value زادت إمكانية رصد الظاهرة وزاد مقدار التغيير. 

وربما كان وجود مثل هذا التداخل في أنماط التحلل والتفاعل للجسيمات سببا في عدم إمكانية رصد كتلة النيوترينو حتى الآن. والسؤال الآن إلى أي مدي يوثر التغيير الحادث في أنماط التحلل في حياتنا اليومية، هل يزيد من الجرعة الإشعاعية شتاء؟ حيث نكون أقرب للشمس بحالي والي 2000000 كم. هل يوثر ذلك على معدلات التحلل في باطن الأرض؟...أسئلة كثيرة تحتاج إجابة.