თემა: რამ შეიძლება ახსნას გალიუმის ანომალია?
✦ კავკასიის მთებში, რუსეთ-საქართველოს საზღვარზე, უჩვეულო ექსპერიმენტი ტარდება.
მიწისქვეშა ლაბორატორიაში, რომელიც დაცულია კლდოვანი მთით, რადიოაქტიური მასალა თხევადი გალიუმის ავზშია მოთავსებული.
ეს კონფიგურაცია ნეიტრინო ნაწილაკებს გალიუმთან ურთიერთქმედებას აიძულებს და საბოლოოდ ვიღებთ ატომებად ქცეულ გერმანიუმს (გალიუმი იქცევა გერმანიუმის ატომებად).
მიზანი ფიზიკის ნაკლებად ცნობილი საიდუმლოს, გალიუმის ანომალიის ამოხსნაა.
დაახლოებით 30 წლის წინ, ამ ექსპერიმენტის ადრინდელ ვერსიაში, მეცნიერებმა შენიშნეს, რომ ისინი ვერ იღებდნენ გერმანიუმის იმდენ ატომს, რამდენსაც მოელოდნენ.
მას შემდეგ, ფიზიკოსები ცდილობენ გაარკვიონ, თუ რატომ იღებენ გერმანიუმის მოსალოდნელზე ნაკლებ ატომებს.
ერიკ ნორმანმა, ბერკლის უნივერსიტეტის ბირთვულმა ფიზიკოსმა და მისმა გუნდმა დაადასტურეს, რომ პრობლემის მიზეზი არ არის გერმანიუმის ნახევრად დაშლის პერიოდის არასწორად გამოთვლა.
» ,,ნახევრად დაშლის პერიოდი სწორია, ეს არ არის გალიუმის ანომალიის გამომწვევი მიზეზი," - თქვა ნორმანმა.
მეცნიერები რამდენიმე შესაძლებლობას განიხილავენ.
ეს შეიძლება იყოს ექსპერიმენტის უცნობი პრობლემა, ან ბირთვული ფიზიკის არასწორად გაგება.
არსებობს შანსი, რომ ანომალიამ აღმოგვაჩენინოს ახალი ტიპის ნაწილაკი, რომელსაც სტერილური ნეიტრინო ეწოდება.
სტერილური ნეიტრინოები პირველად იმის ასახსნელად შემოგვთავაზეს, თუ რატომ აქვს სამ ცნობილ ნეიტრინოს (ელექტრონ ნეიტრინო, მიუონური ნეიტრინო, ტაუ ნეიტრინო) ძალიან დაბალი მასა.
მათ ასევე შეუძლიათ დაგვეხმარონ ნათელი მოვფინოთ სამყაროში არსებული ბნელი მატერიის ზოგიერთ საიდუმლოებას.
✦ ცივი ომის მწვერვალზე, 1989 წელს ბერლინის კედლის დაცემამდე და საბჭოთა კავშირის დაშლამდე, წარმოიშვა პარტნიორობა ექსპერიმენტის სახით, რომელსაც SAGE ეწოდება.
» ,,საბჭოთა კავშირს ჰყავდა თეორეტიკოსი მეცნიერების ფენომენალური ჯგუფი,” - თქვა სტივენ ელიოტმა, ლოს-ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიის ბირთვულმა ფიზიკოსმა, რომელიც მუშაობდა პროექტზე.
მაგრამ, მათ არ ჰქონდათ ფული ან წვდომა გარკვეულ ტექნოლოგიებზე, რაც ექსპერიმენტ SAGE-ს შესაძლებელს გახდიდა.
როგორც სტივენი ამბობს, ლოს-ალამოსმა შეძლო ამ ტიპის რესურსების უზრუნველყოფა.
SAGE-მა ბაქსანის ნეიტრინო ობსერვატორიაში, ნეიტრინო ფიზიკის კვლევით ცენტრში, დაიდო ბინა.
ბაქსანის ობსერვატორია კი 1960-იან და 1970-იან წლებში, რუსეთში (ოკუპანტი), ბაქსანის ხეობაში აშენდა, საქართველოს საზღვრიდან დაახლოებით 4 კილომეტრის მოშორებით.
4 კილომეტრი სიმაღლის მთა ანდირჩი, ცენტრს კოსმოსური სხივებისგან და ხმაურის სხვა წყაროებისგან იცავდა, რაც ნეიტრინოებით ზუსტი ექსპერიმენტების ჩატარების საშუალებას იძლეოდა.
SAGE-ი 1989 წელს დაიწყო და 20 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში გაგრძელდა, მიუხედავად რუსეთის მთავრობის მცდელობისა, რომ გაეყიდა თავისი გალიუმი - ძვირფასი ლითონი, რომელიც ოთახის ტემპერატურაზე თხევად მდგომარეობას ინარჩუნებს.
პროექტი მიზნად ისახავდა მზიდან მომავალი მოსალოდნელზე ნაკლები რაოდენობის ნეიტრინოების პრობლემის გადაჭრას.
ეს პრობლემა მოგვიანებით, 2000-იან წლებში მოგვარდა, როდესაც გაირკვა, რომ ნეიტრინოები მოგზაურობისას ტიპს იცვლიან.
ამრიგად, როდესაც მზიდან მომავალი ელექტრონ ნეიტრინოები დედამიწამდე აღწევენ, ისინი უკვე სხვა ტიპის ნეიტრინოები არიან.
ექსპერიმენტისას გამოიყენეს რეზერვუარი, რომელშიც 57 ტონა გალიუმი იყო.
როდესაც ელექტრონ ნეიტრინოები გალიუმს შეეჯახნენ, ზოგჯერ ნეიტრონი პროტონად აქციეს, ხოლო გალიუმი გერმანიუმად.
შემდეგ, მეცნიერებმა, ერთი თვის განმავლობაში, დათვალეს გერმანიუმის ატომები.
იგივე ექსპერიმენტი 1991-ში იტალიაშიც დაიწყო, სახელად Gallex-ი.
1990-იანი წლების შუა პერიოდში, მკვლევრებმა განაახლეს ორივე ექსპერიმენტი (Gallex-ი და SAGE-ი) და მაინც მოსალოდნელზე ~20%-ით ნაკლები გერმანიუმი აღმოაჩინეს.
ეს შედეგი ვერ აიხსნება მზის ნეიტრინოების პრობლემით და ამ მოულოდნელ შედეგს "გალიუმის ანომალია" ეწოდა.
შემდგომი ექსპერიმენტი, BEST-ი, 2014 წელს დაიწყო, ისევ ბაქსანში და ამჯერად ორი ავზი გალიუმი გამოიყენეს, რათა შეემოწმებინათ შეიძლებოდა თუ არა ანომალიის ახსნა ნეიტრინოების წყაროდან დაშორებით.
მიუხედავად ამისა, ისევ ნაკლები ატომები (გერმანიუმის) დაფიქსირდა, ვიდრე ნაწინასწარმეტყველები იყო, რამაც შემდგომ კიდევ უფრო გაამძაფრა დაბნეულობა.
მოკლედ, 2022 წელსაც იგივე ანომალია დაფიქსირდა.
ექსპერიმენტის კვლავ გამეორებით მეცნიერები იმედოვნებდნენ, რომ პრობლემა მოგვარდებოდა, მაგრამ ჯერ კიდევ გაურკვეველია რა იწვევს გალიუმის ანომალიას.
ერთ-ერთი შესაძლო ახსნა არის ის, რომ ექსპერიმენტში წარმოებული იზოტოპის, გერმანიუმ-71-ის ნახევრად დაშლის პერიოდი შეიძლება იყოს უფრო გრძელი ვიდრე ადრე იყო გამოთვლილი.
თუ გერმანიუმი-71 უფრო ნელა იშლება, ვიდრე გვგონია, ეს გავლენას მოახდენს როგორც გერმანიუმ-71-ის წარმოების სიჩქარეზე, ასევე ნეიტრინოების დაჭერის სიჩქარეზეც.
ამით შეიძლება აიხსნას გერმანიუმის დაბალი დონე, რომელიც დაფიქსირდა ყველა ექსპერიმენტში (SAGE, Gallex, BEST).
BEST ექსპერიმენტზე მომუშავე გუნდები ამერიკიდან და რუსეთიდან კვლავ თანამშრომლობენ, თუმცა სიტუაცია გეოპოლიტიკური საკითხებით არის გართულებული.
ისინი განიხილავენ ანომალიის შესამოწმებლად ახალ გზებს, როგორებიცაა სხვადასხვა ნეიტრინო წყაროების გამოყენება ან გალიუმის ავზების დამატება.
ამ დროისთვის, ანომალიის საიდუმლო ამოუხსნელი რჩება.