النيوترينوات هي أكثر الجسيمات في الكون انطواءً على نفسها. تتدفق عبر الأرض، وعبر أجسادنا، وتخرج من الجانب الآخر وكأن شيئًا لم يحدث - لأنه، بالنسبة لها، لا يحدث تقريبًا أي شيء. هذه الجسيمات غير المرئية من بين أصعب الأشياء الموجودة اكتشافًا، ومع ذلك يواصل العلماء إيجاد طرق لالتقاط أدلة على مرورها، مما يفتح نوافذ جديدة على الكون وبيئاته الأكثر تطرفًا.

لقد كان هذا المجال مثمرًا بشكل ملحوظ بالنسبة لشيء مبني على جسيمات ترفض التفاعل مع أي شيء. أسهمت أبحاث النيوترينو في خمس جوائز نوبل في الفيزياء. هذا العام، تلقى الفيزيائي فرانسيس هالزن الجائزة "لمساهماته الحاسمة في مرصد نيوترينو آيس كيوب واكتشاف النيوترينوات عالية الطاقة ذات الأصل الفلكي".

أمضى جورج فولر، أستاذ الفيزياء المتميز في جامعة كاليفورنيا سان دييغو، عقودًا في دراسة الفيزياء النووية والفيزياء الفلكية الجسيمية وعلم الكونيات. كما تعاون مع هالزن في ورقة علمية مبكرة حول آيس كيوب. تساعد خبرته في تفسير ما يجعل النيوترينوات غير عادية إلى هذا الحد - ولماذا بنى العلماء مرصدًا ضخمًا في أعماق الجليد القطبي لدراستها.

تنتمي النيوترينوات إلى مجموعة تُعرف بالجسيمات الأولية، التي يعتقد العلماء أنها لا تحتوي على مكونات أصغر. تأتي بثلاثة أنواع: نيوترينو الإلكترون، والنيوترينو الميوني، والنيوترينو التاوي. على عكس الجسيمات المشحونة كهربائيًا، لا تمتلك النيوترينوات شحنة كهربائية. لديها كتلة، لكنها صغيرة للغاية - ربما حوالي 10 ملايين مرة أقل من كتلة الإلكترون. لا تزال كتلها الدقيقة غير معروفة، وكذلك الآلية المسؤولة عن إنتاجها.

من الخصائص الرائعة الأخرى قدرتها على السفر عبر المادة بمقاومة تكاد تكون معدومة. ولأن النيوترينوات نادرًا ما تتفاعل مع الجسيمات الأخرى، يمكنها عبور مسافات شاسعة بسرعات تقترب من سرعة الضوء.

تنشأ النيوترينوات من أماكن عديدة مختلفة، بما في ذلك الشمس، والمناطق البعيدة من الفضاء، ومصادر لم يتمكن العلماء من تحديدها بعد. وهي أيضًا وفيرة بشكل مذهل. تشير التقديرات إلى أن الكون يحتوي على حوالي 10^89 نيوترينو، أي ما يعادل تقريبًا مليار نيوترينو لكل ذرة موجودة.

قال فولر: "النيوترينوات هي حقًا جسيمات شبيهة بالأشباح. من الصعب إيقافها. من الصعب الإمساك بها. كيف نعرف حتى أنها موجودة أو أين هي؟"

على الرغم من طبيعتها المراوغة، تتفاعل النيوترينوات أحيانًا مع المادة عبر قوة أساسية تُعرف بالتفاعل الضعيف. هذه القوة أضعف بنحو 20 رتبة من حيث الحجم من الكهرومغناطيسية. يمكن لمثل هذه التفاعلات أن تتسبب في تشتت النيوترينوات أو امتصاصها، مما يوفر للعلماء وسيلة لاكتشافها. ومع ذلك، فإن هذه الأحداث نادرة جدًا لدرجة أن رصدها يتطلب معدات فائقة الحساسية.

قدرتها على التحرك عبر المواد الكثيفة تجعل النيوترينوات أيضًا رسلًا قيّمين من مناطق الكون التي يتعذر الوصول إليها بطريقة أخرى. يمكنها الهروب من البيئات المحيطة بالنجوم المنهارة والثقوب السوداء، حاملةً معلومات قد لا تكشف عنها أشكال الإشعاع الأخرى.

حجم هذا النشاط غير المرئي مذهل. يمر حوالي 100 مليار نيوترينو عبر كل سنتيمتر مربع من جسمك كل ثانية، دون أن يُلاحظ ذلك تقريبًا.

قال فولر: "لأن التفاعل ضعيف جدًا، يمكن للنيوترينوات أن تخترق أي شيء تقريبًا. سنوات ضوئية من الرصاص - اعتمادًا على طاقتها، ستمر مباشرة عبره."

بدأ البحث عن النيوترينوات قبل فترة طويلة من وجود التكنولوجيا اللازمة لرصدها. خلال ثلاثينيات القرن العشرين، اقترح الفيزيائي فولفغانغ باولي أن جسيمًا غير معروف قد يفسر سبب ظهور الطاقة مفقودة أثناء أشكال معينة من الاضمحلال الإشعاعي. استخدم في البداية اسمًا مختلفًا للجسيم الافتراضي (أطلق عليه آنذاك اسم "النيوترونات").

أدرك باولي مدى صعوبة التحقق من فكرته. وقد اعترف بالمشكلة بشكل شهير بقوله: "لقد فعلت شيئًا فظيعًا، لقد افترضت وجود جسيم لا يمكن اكتشافه."

لعقود من الزمن، لم يتمكن...