انتقل إلى المحتوى

تجربة هومستاك: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
تصفح التاريخ تفاعلياً
(عرض التغييرات قيد الانتظار للنسخة المنشورة)
[مراجعة غير مفحوصة][نسخة معلقة]
→ التعديل السابق
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
لا ملخص تعديل
MenoBot (نقاش | مساهمات)
بوتات
2٬955٬741 تعديل
ط بوت: إزالة قوالب: إحداثيات
 
(26 مراجعة متوسطة بواسطة 13 مستخدماً غير معروضة)
سطر 1: سطر 1:
[[ملف:HD.6D.653 (12000067315).jpg|تصغير|200بك|يسار]]
{{Coord|44|21|12|N|103|44|39|W|region:US-SD_type:landmark_source:kolossus-dewiki|display=title}}
'''تجربة هومستاك''' أو '''تجربة ديفيز''' في [[الفيزياء]] (بالإنجليزية: Homestake experiment أو Davis experiment) هي تجربة علمية قام بها رايموند ديفيز يونيور و[[جون باهكال]] في أواخر الستينيات من القرن الماضي. وكان الغرض منها قياس [[نيوترونات]] ناتجة من [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] الذي يجري في [[الشمس]].
'''تجربة هومستاك''' أو '''تجربة ديفيز''' في [[فيزياء|الفيزياء]] ([[اللغة الإنجليزية|بالإنجليزية]]: Homestake experiment أو Davis experiment) هي تجربة علمية قام بها رايموند ديفيز يونيور و[[جون باهكال]] في أواخر الستينيات من القرن الماضي. وكان الغرض منها قياس [[نيوترينو|نيوترينات]] ناتجة من [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] الذي يجري في [[الشمس]].


قام باهكال بإجراء الحسابات النظرية وقام ديفيز بتصميم التجربة. وبعدما حصل باهكال على نتيجة حسابه لمعدل اصابة النيوترونات للعداد، فقد أتت نتيجة ديفيز بنحو ثلث العدد المحسوب نظريا. وكانت تلك التجربة هي التجربة الأولى لعد النيووترينوات القادمة من الشمس. وأوصحت التجربة بما سمي في الأوساط العلمية مشكلة نيورينو الشمس.
قام باهكال بإجراء الحسابات النظرية وقام ديفيز بتصميم التجربة. وبعدما حصل باهكال على نتيجة حسابه لمعدل إصابة النيوترونات للعداد، فقد أتت نتيجة ديفيز بنحو ثلث العدد المحسوب نظريا. وكانت تلك التجربة هي التجربة الأولى لعد النيوترينات القادمة من الشمس. وأوصحت التجربة بما سمي في الأوساط العلمية مشكلة نيورينو الشمس.


وعملت التجربة مستمرا بين عام 1970 حتى 1994. وتسلمتها [[جامعة بنسيلفينيا]] عام 1984. وأعزي عدم التوافق بين ما حسبته النظرية ومعدل الكشف عن النيوترينوات فيما بعد إلى [[تذبذب النيوترينو|تذبذب "نكهة" النيوترينو]].
وعملت التجربة مستمرا بين عام 1970 حتى 1994. وتسلمتها [[جامعة بنسيلفانيا|جامعة بنسيلفينيا]] عام 1984. وأعزي عدم التوافق بين ما حسبته النظرية ومعدل الكشف عن النيوترينوات فيما بعد إلى [[تذبذب النيوترينو|تذبذب "نكهة" النيوترينو]].


== التجربة ==
== التجربة ==
[[ملف:Atomic Energy Commission's Brookhaven National Laboratory solar neutrino detector. c. 1972 (diagram).jpg|تصغير|جهاز قياس النيوترينو الشمسي التابع لمختبر بروكهافن الوطني التابع للجنة الطاقة الذرية. ج. 1972 (رسم بياني).]]

بني مكشاف النيوترينوات 1500 متر تحت الأرض ويتكون من 615 [[طن]] من سائل تيتراكلورإثيلين. ويتميز هذا السائل التفاعل الامتصاص للنيوترينوات :
بني مكشاف النيوترينوات 1500 متر تحت الأرض ويتكون من 615 [[طن]] من سائل تيتراكلورإثيلين. ويتميز هذا السائل التفاعل الامتصاص للنيوترينوات :


: ν<sub>e</sub> + <sup>37</sup>Cl → <sup>37</sup>Ar + e<sup>-</sup>
: ν<sub>e</sub> + <sup>37</sup>Cl → <sup>37</sup>Ar + e<sup>-</sup>


ونظرا لانخفاض طاقة بدئ التفاعل التي تقدر ب 814و0 مليون [[إلكترون فولت]] فقد كانت هذه هي أول تجربة لعد نيوترينوات الشمس. والتفاعل نفسه لا يمكن الكشف عنه مباشرة، وإنما ينتج ذرات [[أرجون (عنصر)|الأرجون]] أثناء التفاعل وهي مشعة وتتحلل بعمر النصف مقداره 35 يوم [ أي تتحلل نصف كمية الأرجون المشع خلال 35 يوم] وعندما تتحلل ذرات الأرجون المشعة تنتج ذرات [[الكلور]] مثارة.
ونظراً لانخفاض طاقة بُدئ التفاعل التي تقدر ب 814و0 مليون [[إلكترون فولت]] فقد كانت هذه هي أول تجربة لعد نيوترينوات الشمس. والتفاعل نفسه لا يمكن الكشف عنه مباشرة، وإنما ينتج ذرات [[آرغون|الآرجون]] أثناء التفاعل وهي مشعة وتتحلل بعمر النصف مقداره 35 يوم [ أي تتحلل نصف كمية الأرجون المشع خلال 35 يوم] وعندما تتحلل ذرات الأرجون المشعة تنتج ذرات [[كلور|الكلور]] مثارة.


ولكي يجرى عد منتجات التحلل فقد كان الخزان يُشطف بواسطة غاز [[الهيليوم]] كل عدة أسابيع بغرض فصل ذرات الأرجون وتجميعها.
ولكي يجري عد منتجات التحلل فقد كان الخزان يُشطف بواسطة غاز [[هيليوم|الهيليوم]] كل عدة أسابيع بغرض فصل ذرات الأرجون وتجميعها.


ونـُقّي غاز الأرجون المتجمع على عدة مراحل وأدخل في [[عداد تناسبي]]، ثم تم قياس تحلله لمدة 250 إلى 400 يوم. ونظرا للانخفاض الشديد لمعدل القايس الذي يبلغ تحلل ذرة واحدة في الأسبوع، فقد اتخذت احطياتات كبيرة من أجل خفض اشعاعت الخلفية في المعمل، فكانت العدادات محاطة جيدا بحوائل لحجب الاشعاع الخارجي، كما أجريت القياسات باستخدام عداد خارجي يعمل بطريقة [[مضاد التزامن]].
ونـُقّي غاز الأرجون المتجمع على عدة مراحل وأدخل في [[عداد تناسبي]]، ثم تم قياس تحلله لمدة 250 إلى 400 يوم. ونظرا للانخفاض الشديد لمعدل القايس الذي يبلغ تحلل [[ذرة]] واحدة في الأسبوع، فقد اتخذت احتياطات كبيرة من أجل خفض إشعاعة الخلفية في المعمل، فكانت العدادات محاطة جيدا بحوائل لحجب الإشعاع الخارجي، كما أجريت القياسات باستخدام عداد خارجي يعمل بطريقة [[مضاد التزامن]].


وعلاوة على ذلك فقد تم التعرف على تحلل ذرات الأرجون ذات الطاقة المنخفضة عن طريق تحليل شكل نبضات العداد التناسبي.
وعلاوة على ذلك فقد تم التعرف على تحلل ذرات الأرجون ذات الطاقة المنخفضة عن طريق تحليل شكل نبضات العداد التناسبي.<ref name="Cleveland1998">{{استشهاد بدورية محكمة
⚫
| صحيفة=Astrophysical Journal
<ref name="Cleveland1998" >{{cite journal
| المجلد=496
⚫
| journal=Astrophysical Journal
⚫
| صفحات=505-526
| volume=496
⚫
| تاريخ=1998
⚫
| pages=505-526
⚫
| مؤلف=B. T. Cleveland et al
⚫
| date=1998
⚫
| عنوان=Measurement of the Solar Electron Neutrino Flux with the Homestake Chlorine Detector
⚫
| author=B. T. Cleveland et al
⚫
| title=Measurement of the Solar Electron Neutrino Flux with the Homestake Chlorine Detector
| doi=10.1086/305343
| doi=10.1086/305343
| url=http://www.iop.org/EJ/article/-search=68481853.5/0004-637X/496/1/505/34468.pdf}}</ref>
| مسار=https://www.iop.org/EJ/article/-search=68481853.5/0004-637X/496/1/505/34468.pdf| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200313182510/https://www.iop.org//article/-search=68481853.5/0004-637X/496/1/505/34468.pdf | تاريخ أرشيف = 13 مارس 2020 }}</ref>


وكان من الازم مراعاة التفاعلات النووية التي لا تنتمي إلى التفاعل الخاض بامتصاص النيوترينو خلال إجراء التجربة. وكانت من ضمن العمليات المشوشرة على العد [[ميون|ميونات]] الأشعة الكونية العالية الطاقة، و[[نيوترونات]] ناشئة من الصخور المحيطة في المنجم، وكذلك [[أشعة ألفا]] ناتجة من مواد بناء نظام الجزان ، ورادون مشع من الجو المنجم المحيط، و[[تريتيوم]] وشوائب أخرى عالقة في سائل تيتراكلورإيثيلين.
وكان من اللازم مراعاة التفاعلات النووية التي لا تنتمي إلى التفاعل الخاض بامتصاص النيوترينو خلال إجراء التجربة. وكانت من ضمن العمليات المشوشرة على العد [[ميوون|ميونات]] الأشعة الكونية العالية الطاقة، و[[نيوترون]]ات ناشئة من الصخور المحيطة في المنجم، وكذلك [[جسيم ألفا|أشعة ألفا]] ناتجة من مواد بناء نظام الجزان، ورادون مشع من الجو المنجم المحيط، و[[تريتيوم]] وشوائب أخرى عالقة في سائل تيتراكلورإيثيلين.


وللوقاية من اشعاع النيوترونات فقد وضع الخزان في حوض كبير مملوء بالماء. وأجريت قياسات لتعيين معدل اشعاع [[ميون|الميونات]] على أعماق مختلفة في المنجم بواسطة إنتاج أرجون-37 في خزانات يحتوي كل منها على 1 [[طن]] من محلول البوتاسيوم-39. وكان معدل قياس [[الأشعة الكونية]] 0,047 (أي الشوشرة) لكل ذرة أرجون في اليوم.
وللوقاية من اشعاع النيوترونات فقد وضع الخزان في حوض كبير مملوء بالماء. وأجريت قياسات لتعيين معدل إشعاع [[ميوون|الميونات]] على أعماق مختلفة في المنجم بواسطة إنتاج أرجون-37 في خزانات يحتوي كل منها على 1 [[طن]] من محلول البوتاسيوم-39. وكان معدل قياس [[أشعة كونية|الأشعة الكونية]] 0,047 (أي الشوشرة) لكل ذرة أرجون في اليوم.
(ملحوظة: في التجارب العلمية تزيد دقة القياس كلما انخفضت مؤثرات الشوشرة الخلفية، ويجري البحت العلمي بقياس دقيق لكلاهما، وفي مثالنا هنا كان معدل الشوشرة أقل من 5%، وهذه شوشرة منخفضة. )
(ملحوظة: في التجارب العلمية تزيد دقة القياس كلما انخفضت مؤثرات الشوشرة الخلفية، ويجري البحت العلمي بقياس دقيق لكلاهما، وفي مثالنا هنا كان معدل الشوشرة أقل من 5%، وهذه شوشرة منخفضة. )


== النتائج ==
== النتائج ==


كان معدل الامتصاص المقاس 5و0 نيورينو في اليوم وهو يبلغ نحو ثلث المعدل المحسوب نظريا عل أساس النموذج الأساسي للتفاعلات في النجوم وبالتالي تفاعلات الشمس وكذلك النموذج الأساسي الخاص بفيزياء الجسيمات الأولية. ومن هنا نشأت المشكلة المسماة [[مشكلة نيوترينو الشمس]] والتd تفسر حاليا [[تذبذب النيوترينو|بتذبذب النيوترينو]]. وفي عام 2002 حاز [[ريموند ديفيس]] على [[جائزة نوبل للفيزياء]] عن مجهوداته في أداء '''تجربة هومستاك'''.
كان معدل الامتصاص المقاس 5و0 نيورينو في اليوم وهو يبلغ نحو ثلث المعدل المحسوب نظريا عل أساس النموذج الأساسي للتفاعلات في النجوم وبالتالي تفاعلات الشمس وكذلك النموذج الأساسي الخاص بفيزياء الجسيمات الأولية. ومن هنا نشأت المشكلة المسماة [[مشكلة نيوترينو الشمس]] والتd تفسر حاليا [[تذبذب النيوترينو|بتذبذب النيوترينو]]. وفي عام 2002 حاز [[ريموند ديفيس]] على [[جائزة نوبل في الفيزياء|جائزة نوبل للفيزياء]] عن مجهوداته في أداء '''تجربة هومستاك'''.<ref>{{استشهاد ويب
⚫
|عنوان=The Nobel Prize in Physics 2002
<ref>{{cite web
⚫
|مسار=https://www.nobelprize.org/physics/laureates/2002
⚫
|title=The Nobel Prize in Physics 2002
⚫
|ناشر=Nobel Foundation
⚫
|url=http://www.nobel.se/physics/laureates/2002
|تاريخ الوصول=8. Jan. 2010| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20040803055045/http://www.nobel.se:80/physics/laureates/2002/ | تاريخ أرشيف = 3 أغسطس 2004 | وصلة مكسورة = yes }}</ref>
⚫
|publisher=Nobel Foundation
|accessdate=8. Jan. 2010}}</ref>


== إنظر أيضا ==
== إنظر أيضا ==
* [[جسيمات أولية]]
* [[جسيم أولي|جسيمات أولية]]
* [[تحلل بيتا]]
* [[اضمحلال بيتا|تحلل بيتا]]
* [[تجربة سوبر كاميوكاندي]]
* [[تجربة سوبر كاميوكاندي]]
* [[تذبذب النيوترينو]]
* [[تذبذب النيوترينو]]


== مصدر ==
== مصدر ==
{{مراجع}}
{{ثبت_المراجع}}


{{جسيمات}}
{{جسيمات}}
{{شريط بوابات|الولايات المتحدة|الفيزياء|علم الفلك}}
{{كواشف النيوترينو}}
⚫
{{تصنيف كومنز|Homestake Experiment}}


[[تصنيف:تجارب فيزيائية]]
[[تصنيف:جسيمات أولية]]
[[تصنيف:مادة شاذة]]
[[تصنيف:مادة شاذة]]
[[تصنيف:جسيمات أولية]]
[[تصنيف:مراصد النيوترينو]]

⚫
[[de:Homestake-Experiment]]
[[en:Homestake experiment]]
[[fr:Expérience Homestake]]

النسخة الحالية 10:44، 26 أكتوبر 2024

تجربة هومستاك أو تجربة ديفيز في الفيزياء (بالإنجليزية: Homestake experiment أو Davis experiment) هي تجربة علمية قام بها رايموند ديفيز يونيور وجون باهكال في أواخر الستينيات من القرن الماضي. وكان الغرض منها قياس نيوترينات ناتجة من الاندماج النووي الذي يجري في الشمس.

قام باهكال بإجراء الحسابات النظرية وقام ديفيز بتصميم التجربة. وبعدما حصل باهكال على نتيجة حسابه لمعدل إصابة النيوترونات للعداد، فقد أتت نتيجة ديفيز بنحو ثلث العدد المحسوب نظريا. وكانت تلك التجربة هي التجربة الأولى لعد النيوترينات القادمة من الشمس. وأوصحت التجربة بما سمي في الأوساط العلمية مشكلة نيورينو الشمس.

وعملت التجربة مستمرا بين عام 1970 حتى 1994. وتسلمتها جامعة بنسيلفينيا عام 1984. وأعزي عدم التوافق بين ما حسبته النظرية ومعدل الكشف عن النيوترينوات فيما بعد إلى تذبذب "نكهة" النيوترينو.

التجربة

[عدل]
جهاز قياس النيوترينو الشمسي التابع لمختبر بروكهافن الوطني التابع للجنة الطاقة الذرية. ج. 1972 (رسم بياني).

بني مكشاف النيوترينوات 1500 متر تحت الأرض ويتكون من 615 طن من سائل تيتراكلورإثيلين. ويتميز هذا السائل التفاعل الامتصاص للنيوترينوات :

νe + 37Cl → 37Ar + e-

ونظراً لانخفاض طاقة بُدئ التفاعل التي تقدر ب 814و0 مليون إلكترون فولت فقد كانت هذه هي أول تجربة لعد نيوترينوات الشمس. والتفاعل نفسه لا يمكن الكشف عنه مباشرة، وإنما ينتج ذرات الآرجون أثناء التفاعل وهي مشعة وتتحلل بعمر النصف مقداره 35 يوم [ أي تتحلل نصف كمية الأرجون المشع خلال 35 يوم] وعندما تتحلل ذرات الأرجون المشعة تنتج ذرات الكلور مثارة.

ولكي يجري عد منتجات التحلل فقد كان الخزان يُشطف بواسطة غاز الهيليوم كل عدة أسابيع بغرض فصل ذرات الأرجون وتجميعها.

ونـُقّي غاز الأرجون المتجمع على عدة مراحل وأدخل في عداد تناسبي، ثم تم قياس تحلله لمدة 250 إلى 400 يوم. ونظرا للانخفاض الشديد لمعدل القايس الذي يبلغ تحلل ذرة واحدة في الأسبوع، فقد اتخذت احتياطات كبيرة من أجل خفض إشعاعة الخلفية في المعمل، فكانت العدادات محاطة جيدا بحوائل لحجب الإشعاع الخارجي، كما أجريت القياسات باستخدام عداد خارجي يعمل بطريقة مضاد التزامن.

وعلاوة على ذلك فقد تم التعرف على تحلل ذرات الأرجون ذات الطاقة المنخفضة عن طريق تحليل شكل نبضات العداد التناسبي.[1]

وكان من اللازم مراعاة التفاعلات النووية التي لا تنتمي إلى التفاعل الخاض بامتصاص النيوترينو خلال إجراء التجربة. وكانت من ضمن العمليات المشوشرة على العد ميونات الأشعة الكونية العالية الطاقة، ونيوترونات ناشئة من الصخور المحيطة في المنجم، وكذلك أشعة ألفا ناتجة من مواد بناء نظام الجزان، ورادون مشع من الجو المنجم المحيط، وتريتيوم وشوائب أخرى عالقة في سائل تيتراكلورإيثيلين.

وللوقاية من اشعاع النيوترونات فقد وضع الخزان في حوض كبير مملوء بالماء. وأجريت قياسات لتعيين معدل إشعاع الميونات على أعماق مختلفة في المنجم بواسطة إنتاج أرجون-37 في خزانات يحتوي كل منها على 1 طن من محلول البوتاسيوم-39. وكان معدل قياس الأشعة الكونية 0,047 (أي الشوشرة) لكل ذرة أرجون في اليوم. (ملحوظة: في التجارب العلمية تزيد دقة القياس كلما انخفضت مؤثرات الشوشرة الخلفية، ويجري البحت العلمي بقياس دقيق لكلاهما، وفي مثالنا هنا كان معدل الشوشرة أقل من 5%، وهذه شوشرة منخفضة. )

النتائج

[عدل]

كان معدل الامتصاص المقاس 5و0 نيورينو في اليوم وهو يبلغ نحو ثلث المعدل المحسوب نظريا عل أساس النموذج الأساسي للتفاعلات في النجوم وبالتالي تفاعلات الشمس وكذلك النموذج الأساسي الخاص بفيزياء الجسيمات الأولية. ومن هنا نشأت المشكلة المسماة مشكلة نيوترينو الشمس والتd تفسر حاليا بتذبذب النيوترينو. وفي عام 2002 حاز ريموند ديفيس على جائزة نوبل للفيزياء عن مجهوداته في أداء تجربة هومستاك.[2]

إنظر أيضا

[عدل]

مصدر

[عدل]
  1. ^ B. T. Cleveland؛ وآخرون (1998). "Measurement of the Solar Electron Neutrino Flux with the Homestake Chlorine Detector" (PDF). Astrophysical Journal. ج. 496: 505–526. DOI:10.1086/305343. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-03-13. {{استشهاد بدورية محكمة}}: Explicit use of et al. in: |مؤلف= (مساعدة)
  2. ^ "The Nobel Prize in Physics 2002". Nobel Foundation. مؤرشف من الأصل في 3 أغسطس 2004. اطلع عليه بتاريخ 8. Jan. 2010. {{استشهاد ويب}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
في كومنز صور وملفات عن Homestake Experiment.
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=تجربة_هومستاك&oldid=68278002»