راه ترقی - میلیون‌ها ذره‌‌ی نامرئی به نام «نوترینو» که به سختی قابل درک هستند، پیوسته در بدن ما در حرکت‌اند. این ذرات با جرم صفر و بدون هرگونه بار الکتریکی، حتی توان قلقلک دادن ما را هم ندارند!

این ذرات، با همه‌ی این تفاسیر، راز‌هایی در سینه دارند که در صورت افشا می‌تواند به سؤالات بنیادی ما در مورد منشأ هستی پاسخ دهد. تاکنون شناسایی نوترینوها به طرز شگفت‌آوری سخت بوده است. اما این شرایط ممکن است به‌زودی تغییر کند. برای اولین بار دانشمندان نشان داده‌اند که می‌توان از شتاب‌دهنده‌های ذرات،‌ به عنوان مثال شتاب‌دهنده‌ی موجود در سرن (CERN)، برای آشکارسازی دسته‌جمعی این ذرات به کار گرفت. به‌طور ویژه در مورد نوترینوی تاو (𝞃)، این یافته می‌تواند منجر به افزایش موارد آشکار‌شده از تعداد انگشت‌شمار به هزاران مورد شود. نتایج این تحقیقات به‌تازگی در نشریه Physical Review D به چاپ رسیده است.

همان‌طور که در بالا به آن اشاره شد، نوترینو ذره‌ای به‌شدت سبک (حداقل شش میلیون برابر سبک‌تر از الکترون) است که هیچ بار الکتریکی و تقریبا هیچ برهم‌کنشی (مطابق دانش اندک بشر!) با ماده ندارد. به همین دلیل است که این ذره می‌تواند از میان بدن ما، بدون اینکه متوجه شویم، عبور‌ کند.

واکنش‌های هسته‌ای با انرژی بالا که در قلب خورشید صورت می‌گیرد، بارانی از نوترینوها را به سمت زمین هدایت می‌کند. همچنین این ذرات ریز بر اثر فروپاشی اتم‌ها، اشعه‌های کیهانی و برخورد پرتو ذرات زمینی هم به وجود می‌آیند. با وجود فراوانی نوترینو‌ها‌، یافتن آن‌ها کار بسیار دشواری است. در زمینه‌‌ی مطالعه‌ی نوترینو‌ها، آزمایش‌های مهمی در شتاب‌دهنده‌ی مینی‌بون در آزمایشگاه فرمی ایلینویز، ردیاب نوترینو‌ی Ice Cube در قطب جنوب و رصدخانه سوپر-کامیوکانده در ژاپن در جریان است. این تلاش‌ها همانند FASER به تشخیص اجزای تشکیل‌دهنده‌ی نوتیرینو تمرکز دارند. آزمایش FASER
این آزمایش در مقایسه با پیشینیان خود (مثلا سوپر-کامیوکانده به 50هزار تن آب نیاز دارد)، آزمایشی کم‌هزینه‌تر و کوچک‌تری است. اولین نسخه‌ی FASER که از وسایل باقی‌مانده در سرن ساخته شده، تنها 29 کیلوگرم، تقریبا هم‌اندازه‌ی سگی با جسه‌ی متوسط، جرم دارد. این تیم تحقیقاتی در نظر دارد تا سال 2022 نسخه‌ی نهایی FASER را که 1100 کیلوگرم جرم دارد و نسبت به نسخه‌ی اولیه قدرتمندتر و حساس‌تر است، تولید کند. اما بدون توجه‌ به ابعاد، FASER برای شکار نوترینو‌ها از یک تکنولوژی قدیمی فیلم‌برداری به نام تشخیص امولسیون طی مراحل زیر بهره‌ می‌برد: صفحات قلع و تنگستن با لایه‌هایی از امولاسیون (ماده‌ای چسبناک و حساس به نور) به یکدیگر ساندویچ می‌شوند. نوترینو‌ها که در طول LHC در گردش هستند به این صفحات برخورد می‌کنند و به ذرات جدیدی تجزیه می‌شوند. فیزیکدانان از آثار ایجاد شده روی لایه‌ی امولاسیون به وسیله‌ی این ذرات، تصویری تولید می‌کنند. با مطالعه‌ی انرژی این آثار، پژوهشگران قادر خواهند بود طعم نوترینو را تشخیص دهند؛ تاو، میون (moun) یا الکترون. همچنین می‌توانند تشخیص دهند که این ذره نوترینو یا ضد‌نوترینو بوده است.

نوترینوها سه نوع، یا به گفته‌ی فیزیکدانان سه طعم، دارند: تاو، میون و الکترون. این عناوین به ما می‌گوید که نوترینو پس از برخورد با هسته‌ی اتم به چه اجزایی تجزیه‌ می‌شود. نوترینوها در کنار آزاد کردن یک پروتون و ضدنوترینو طی این فرایند که واپاشی بتا‌ی منفی نام دارد، نوترینوها میون، تاو یا الکترون نیز آزاد می‌کنند. در میان این طعم‌ها، نوترینوی تاو نادرترین گونه و شناسایی آن چالش‌ برانگیزتر است. قبل از آزمایش FASER تنها 10 نوترینوی تاو ، مربوط به آزمایشی که 21 سال پیش در آزمایشگاه فرمی ایالت ایلینویز انجام شده، مشاهده شده بود. شناسایی چند نوترینوی تاو به وسیله‌ی آزمایش‌های اولیه FASER نوید شناسایی بیشتر این طعم از نوترینو‌ها را در افقی نزدیک می‌دهد.

علاوه بر تمایز قایل شدن بین طعم‌های مختلف نوترینو، FASER همچنین نوترینو‌ها و ضدنوترینو‌های برخورد کرده به آشکارسازش را نیز از یکدیگر تشخیص می‌دهد. ضد نوترینو در اصل یک نوترینو با «بار مخالف» است. اگرچه نوترینو و ضدنوترینو هر دو از دید الکترومغناطیس بدون بار هستند،‌ «بار مخالف» به عدد لپتون (Lepton) ذرات اشاره دارد؛ عددی کوانتومی برای توصیف ویژگی های ذرات زیراتمی. اگر این موضوع برای شما عجیب به نظر می‌رسد به این دلیل است که واقعا موضوع عجیبی است! خود دانشمندان نیز هنوز مطمئن نیستند که دقیقا چه چیزی نوترینو را از ضدنوترینو متمایز می‌کند. با این وجود مطالعه‌ی تعداد بیشتری ضدنوترینو، که به وسیله‌ی FASER محقق خواهد شد، قدم بزرگی برای پاسخ‌دهی به این سؤال خواهد بود. با شروع کار در سال 2022 تیم FASER انتظار دارند که بیش از 10 هزار نوترینو شناسایی کنند. این داده‌ها می‌تواند قدمی اساسی رو به جلو در پاسخ به سوالات بنیادی علم فیزیک باشد؛ سوالاتی از قبیل «منشأ ماده کجاست؟» یا «چرا حجم زیادی از دنیا را ماده‌ی تاریک تشکیل داده است؟».