1,555 نيوترينو دفعت نواة كاملة

أحيانًا لا يصطدم النيوترينو بجسيم واحد داخل الذرة، بل بـالنواة كلها دفعة واحدة، فترتد ككتلة واحدة. وقد تُنُبّئ بهذا «التشتت المرن المترابط للنيوترينو على النواة» (coherent elastic neutrino-nucleus scattering) عام 1974. ولأن النواة بأكملها تشارك، يتعزز احتمال التصادم، فتستطيع كواشف لا تزن إلا بضعة كيلوغرامات أن تراه.

وأول من رصده كان تعاون COHERENT، بنيوترينوات من مصدر نيوتروني. كما أبلغت كواشف المادة المظلمة الكبيرة عن أدلة عليه بنيوترينوات قادمة من الشمس. والمفاعلات النووية مصدر آخر: فهي تنتج نيوترينوات مضادة أقل طاقة، تصل إلى نحو 10 ملايين إلكترون فولت. وجاء أول رصد عند مفاعل من CONUS+ نفسه، بدلالة إحصائية قدرها 3.7 σ.

همسة من الطاقة

العقبة هي ضآلة الركلة. فالنيوترينو المضاد القادم من مفاعل يجعل نواة الجرمانيوم ترتد بطاقة لا تتجاوز بضعة آلاف من الإلكترون فولت. ولا يتحول إلا 15 إلى 20% من هذه الطاقة إلى إشارة كهربائية يستطيع الكاشف قراءتها. وتتراكم الأحداث كلها فوق أدنى طاقة يستطيع الكاشف تسجيلها بقليل، أي بالضبط حيث تكون المعايرة أصعب ما تكون.

كاشف بجوار القلب

يقع CONUS+ في محطة لايبشتات للطاقة النووية في سويسرا، على بعد 20.7 مترًا من قلب مفاعل ينتج 3.6 غيغاواط من الحرارة. ويعمل منذ نوفمبر 2023. وفي حملته الثانية، انضمت بلورتان أكبر من الجرمانيوم فائق النقاء إلى أحد الكواشف الأصلية: 5.6 كيلوغرام من الكتلة النشطة إجمالًا. ويخفض درع مدمج من الرصاص والبلاستيك المُحمَّل بالبورون، وكاشف يستبعد الميونات الكونية، وتدفق مستمر من هواء خالٍ من الرادون، الضجيجَ الخلفي بعامل يقارب 10,000.

وأُخذت البيانات من فبراير 2025 إلى يوليو 2026: 1,296 كيلوغرام-يومًا والمفاعل يعمل، و86 وهو متوقف.

العدّ دون الاطّلاع على النتائج

لتجنب خداع أنفسهم، أبقى الفيزيائيون بيانات الطاقة المنخفضة مخفية ريثما أعدّوا تحليلهم، ثم كشفوا الكواشف واحدًا تلو الآخر. والنتيجة: 1,555 ± 152 حدثًا. والإشارة أكبر من قدر عدم اليقين فيها بـ10.2 مرة. وكان النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات قد توقع 1,701 ± 198: اتفاق في حدود 0.6 انحراف معياري، ونسبة بين المقيس والمتوقع قدرها 0.91 ± 0.14.

وثمة فحص مفيد: مع توقف المفاعل، يجد التوفيق 22 ± 29 حدثًا، وهو ما يتسق مع الصفر. ولو كانت الإشارة آتية من غير المفاعل لأعطت نحو 103.

التعدادات في الكواشف الثلاثة والمفاعل يعمل: تقع إشارة النيوترينو (بالبرتقالي) فوق الخلفيات، فوق العتبة بقليل. — الشكل 1، CONUS Collaboration (2026)، arXiv:2610.37318.

أكبر حصيلة حتى الآن

بحسب المؤلفين، هذه أكبر عينة من هذه التصادمات رُصدت على الإطلاق، وأدق قياس عند طاقات المفاعلات، بدقة تضاهي نتيجة COHERENT الحديثة على الجرمانيوم. وصار عدم اليقين في العدّ الآن 9.8%، أي أصغر بنحو ثلاث مرات مما كان في الحملة الأولى.

وهو يتفق مع الحدود العليا التي وضعتها تجارب جرمانيوم أخرى عند المفاعلات. وفي المقابل، تقابل الإشارة التي أبلغت عنها تجربة Dresden-II معدلًا أعلى بوضوح من المعدلات التي رصدتها تجارب الجرمانيوم الأخرى عند المفاعلات، ومنها هذه التجربة.

شدة التصادم مقابل عدد النيوترونات في النواة الهدف: يقع CONUS+ (المعيّن الأسود، الجرمانيوم) على منحنى المفاعلات (بالأحمر). — الشكل 3، CONUS Collaboration (2026)، arXiv:2610.37318.

وزن القوة الضعيفة

في النموذج القياسي، يزداد معدل التصادم مع مربع «الشحنة الضعيفة» للنواة:

Q_W = N − (1 − 4 sin²θ_W) Z

حيث N وZ عددا نيوتروناتها وبروتوناتها، وθ_W زاوية الخلط الضعيف (weak mixing angle)، وهي أحد معاملات القوة النووية الضعيفة. ومن العدّ، يجد الفريق sin²θ_W = 0.225 ± 0.022، بما يتفق مع القيمة المتوقعة 0.2387. ومن بين قياسات هذا النوع، يسبر هذا القياس القوة عند أدنى انتقال للزخم.

العدّ مستمر

ما زال القياس محدودًا أساسًا بعدد الأحداث. وسنة إضافية من البيانات ستخفض عدم اليقين الإحصائي إلى نحو 5%. ومن شأن معايرة أفضل عند العتبة وقياسات جديدة لكيفية تحويل الجرمانيوم طاقة الارتداد أن تقلّص عدم اليقين في التوقع. ويرى المؤلفون نيوترينوات المفاعلات تنتقل من الرصد الأول إلى القياس الدقيق.