في تعاون رائد، جمع باحثون من تجربة T2K في اليابان وNOvA في الولايات المتحدة بياناتهم لإجراء الدراسة الأكثر دقة حتى الآن حول تذبذبات النيوترينو. هذا التحليل المشترك، المنشور في مجلة Nature، يتقدم في فهم سبب سيطرة المادة على المادة المضادة في الكون المبكر. يبرز الجهد قوة العمل الجماعي الدولي في استكشاف أسرار الكون.
لطالما حار الفيزيائيون في عدم التماثل في الكون: كان يجب أن يكون الكون المبكر يحتوي على كميات متساوية من المادة والمادة المضادة، والتي كانت ستلغي بعضها البعض، تاركة لا شيء خلفها. ومع ذلك، استمرت المادة، مشكلة النجوم والكواكب والحياة. قد تكون النيوترينو، الجسيمات الغامضة التي تتفاعل نادراً مع المادة، تحمل المفتاح من خلال تذبذبها —تغيير نكهاتها أثناء سفرها— وانتهاك محتمل للتماثل الشحنة-الزوجية (CP).
لأول مرة، جمعت التعاونات T2K وNOvA ثماني سنوات من بيانات NOvA مع عقد من نتائج T2K، بدءاً من تحليلهما المشترك في عام 2019. T2K، التي تشمل أكثر من 560 عضواً من 75 مؤسسة عبر 15 دولة، ترسل أشعة نيوترينو من اليابان عبر 295 كيلومتراً إلى الكاشفات. NOvA، مع أكثر من 250 عالماً من 49 مؤسسة في ثماني دول، ترسل الجسيمات من Fermilab في الولايات المتحدة إلى كاشف في مينيسوتا، على بعد 810 كيلومترات. هذه الإعدادات ذات الخط الأساس الطويل تكمل بعضها البعض، مما يؤدي إلى دقة غير مسبوقة في قياس التذبذبات.
"كانت هذه انتصاراً كبيراً لمجالنا"، قالت كيندال ماهن، أستاذة في جامعة ميشيغان ستيت ومتحدثة مشتركة في T2K. "هذا يظهر أننا نستطيع إجراء هذه الاختبارات، ونستطيع النظر في النيوترينو بمزيد من التفاصيل، ونستطيع النجاح في العمل معاً."
يركز الدراسة على ترتيب كتلة النيوترينو: ما إذا كان يتبع تسلسلاً طبيعياً (اثنان خفيفان، واحد ثقيل) أو معكوساً (اثنان ثقيلان، واحد خفيف). يمكن أن يفسر انتهاك CP سيطرة المادة، لكن النتائج تبقى غير حاسمة، لا تفضل أي ترتيب بشكل حاسم. "النيوترينو غير مفهومة جيداً"، أشار جوزيف والش، الزميل ما بعد الدكتوراه في MSU. "كتلها الصغيرة جداً تعني أنها لا تتفاعل كثيراً. مئات التريليونات من النيوترينو من الشمس تمر عبر جسمك كل ثانية، لكنها ستمر جميعها تقريباً مباشرة."
"من خلال إجراء تحليل مشترك، يمكنك الحصول على قياس أكثر دقة مما يمكن لكل تجربة إنتاجه لوحدها"، أضافت المتعاونة في NOvA ليودميلا كولوبايفا.
رغم عدم حل اللغز، تعزز النتائج، المفصلة في Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-09599-3)، الاستكشافات المستقبلية لدور النيوترينو في تطور الكون. كما قال المتعاون في T2K تومáš نوسيك، "هذه النتائج هي نتيجة للتعاون والتفاهم المتبادل بين تعاونين فريدين."