داستان 3I/ATLAS و نوترینوهای استریل
—
بدون شک میتوانیم از جسم میانستارهای 3I/ATLAS چیز جدیدی بیاموزیم، صرفنظر از این که آیا یک سنگ یخی است یا یک فضاپیمای ساخت بشر. تنها مانع درک ما، متخصصان دنبالهدار هستند که با تکبر تخصص خود رفتار میکنند. چگونه میتواند کسی ادعا کند که در زمینهٔ اجسام میانستارهای خبره است، در حالی که نمونهها تنها دو مورد شناختهشده پیشین، 1I/`Oumuamua` و 2I/Borisov، را شامل میشود و 3I/ATLAS نیز ۱۳ ناهماهنگی نسبت به این دو نشان میدهد (همانطور که در اینجا فهرست شده است)؟
دمبرعکس 3I/ATLAS در بالاترین تصاویر با وضوح ما از تلسکوپ فضایی هابل ظاهر میشود؛ یکی پیش از نقطهعیب (در اینجا) و دیگری پس از آن (در اینجا). جهتگیری دمبرعکس هنگام عبور از نقطهعیب نسبت به جهت حرکت تغییر کرد و مطلقاً نهتنها مسألهٔ پرسپکتیو است، برخلاف برخی دنبالهدارها. فیزیک دمبرعکس 3I/ATLAS چیست؟
ذرات غبار مقاوم با مقیاس میکرومتری، توسط تابش و باد خورشیدی از خورشید دور میشدند. بنابراین دمبرعکس حتماً حاوی چیز دیگری است. برای توجیه ویژگیهای آن، تا کنون سه مقاله نوشتهام که آن را بهعنوان قطعات یخی که پیش از چرخش تبخیر میشوند (در اینجا و در اینجا) یا اجسام بزرگ که تحت تأثیر تابش یا باد خورشید کماثرند (در اینجا) توصیف میکند.
چرا متخصصان دنبالهدار و مقامات ناسا اینقدر در نشان دادن کنجکاوی نسبت به دمبرعکس یا سایر ناهماهنگیهای 3I/ATLAS تردید دارند؟
برای به دست آوردن بینش بیشتر، داستان خبری دیگری را که در هفتهٔ گذشته توجهها را به خود جلب کرد، بررسی کنیم. دو آزمایش بزرگ توسط ناهماهنگیهای دادههای پیشین تحریک شد و به دنبال نوترینوهای «شبح» بودند که با ماده ترکیب نمیشوند. هر دو در یافتن این نوترینوهای استریل ناکام ماندند، همانطور که در دو مقالهٔ مجلهٔ Nature (در اینجا و در اینجا) گزارش شده است.
مدل استاندارد فیزیک ذرات، سه طعم نوترینوی الکترون، میون و تاو را فهرست میکند. ارتعاشات مکانیک کوانتومی اجازه میدهند نوترینی با یک طعم، در زمان دیگری بهعنوان طعمی دیگر شناسایی شود. ناهماهنگیهای گزارششده در آزمایشهای پیشین با این تصویر سه طعمی ناسازگار بودند و فرضیهٔ وجود یک حالت نوترینوی اضافه بهصورت نوترینوی استریل که با ماده تعامل ندارد، را برانگیختند. دادههای ناهماهنگ شامل ارتعاشاتی بود که توسط آشکارساز نوترینوی مایعسوسن (LSND) و آزمایش نوترینوی مینیبوستر (MiniBooNE) مشاهده شد.
مقالهٔ اول (در اینجا) از میکروبونو، با استفاده از دادههای ارتعاشی دو پرتو نوترینی، تفسیری تکنوترینوی استریل از ناهماهنگیهای LSND و MiniBooNE را با سطح اطمینان ۹۵٪ رد کرد. مقالهٔ دوم (در اینجا) از تجزیه بتای تریتیوم (انتشار الکترون) در آزمایش نوترینوی تریتیوم کارلسروهه (KATRIN) برای جستجوی نوترینوی استریل استفاده کرد. سیگنال نوترینوی استریل به صورت تحریف در طیف انرژی تجزیه بتا ظاهر میشود که با یک ناپیوستگی مرتبط با جرم نوترینوی استریل مشخص میشود. تحلیل طیف انرژی ۳۶ میلیون الکترون تجزیه بتای تریتیوم ثبتشده در ۲۵۹ روز اندازهگیری، بیشترین بخش فضای پارامتری پیشنهادی در ادعاهای پیشین را رد کرد.
هزینهٔ این آزمایشها مجموعاً (۲۰+۷۰) = ۹۰ میلیون دلار بود. اما هدف آنها برای توضیح ناهماهنگیهای گذشته هدر رفت نیست. آزمون توضیحهای محتمل برای ناهماهنگیها، در اینجا بهصورت یک ذرهٔ شبح جدید، پایهٔ مرزهای علمی است که سعی در گسترش دانش علمی ما دارد.
با این حال، کارشناسان خوداعلامگر اصرار دارند که ناهماهنگیهای اجسام میانستارهای مانند 1I/`Oumuamua` یا 3I/ATLAS تنها در چارچوب دانش قبلی ما دربارهٔ سیارکها یا دنبالهدارها قرار گیرد. هر بحثی که فراتر از این دستهبندیها برود، «چرت و پرت بر پایقویی» (nonsense on stilts) است؛ همانطور که کریس لِنتات، مکتبگر، بیان کرد، تنها چند هفته پس از کشف 3I/ATLAS و پیش از بهدستآوردن دادههای دقیق دربارهٔ ویژگیهای آن.
تا به امروز، من ۱۱ مقاله دربارهٔ 3I/ATLAS نوشتهام (در اینجا موجود). در انتهای اولین مقالهام (در اینجا منتشر شده)، جملهٔ پایانی زیر را آورده بودم: «اگر 3I/ATLAS یک جسم جامد با شعاع فیزیکی بیش از ۱۰ کیلومتر باشد، مخزن محدود میانستارهای مواد سنگی نشان میدهد که مسیر آن به سمت یک مدار عمیقتری به سمت سامانهٔ خورشیدی داخلی تمایل داشته، شاید به دلیل طراحی فناوری». بهعنوان سردبیر مجلهای که مقالهام در آن ارسال شد، لِنتاَت اصرار کرد که این جمله پیش از پذیرش مقاله حذف شود. این اصرار مرا بر آن داشت که بههمراهی با دیگران مقالهٔ کاملی دربارهٔ تفسیر فناوری (در اینجا قابل دسترس) بنویسم که بازبینی همتا را عبور کرد و در یک مجلهٔ دیگر پذیرفته شد.
هیچ مکتبگرکی پس از شکست تلاش برای تأیید ایدهٔ نوترینوی استریل، دربارهٔ ناهماهنگیها بهعنوان «چرت و پرت بر پایقویی» نظری نکرد. چرا ایدهٔ منشأ فناوری برای اجسام میانستارهای اینقدر جنجالبرانگیز است در مقایسه با ایدهٔ ناکام نوترینوی استریل؟ از منظر مدیریت ریسک، جستجوی نوترینوی استریل به وضوح نوید بیشتری نسبت به آخرین دادههای آزمایشی ندارد. علاوه بر این، فناوری بیگانه برای آیندهٔ بشریت حائز اهمیت بیشتری است و بنابراین شایستگی توجه علمی را دارد.
این همان پرسشی بود که با رئیس بنیاد تمپلتون، تیم دالریمپل، و دختر او در بازدید آنها به خانهام امروز، در حین تفکر دربارهٔ مرزهای جدید علم، بحث کردیم.
کنجکاوی واقعی نسبت به ناهماهنگیها در میان علاقهمندان به علم خارج از محافل دانشگاهی رایج است. در طول روز گذشته، دو پیام زیر را دریافت کردم که نور بیشتری بر این موضوع میافکند.
***
نامه ۱:
“استاد عزیز آوی لوب،
امیدوارم این ایمیل شما را در وضعیت خوبی بیابد.
لطفاً عمیقترین سپاسگزاری من را برای کار فوقالعادهای که همچنان ادامه میدهید، بپذیرید. با ایدههای جسورانه، پژوهش علمی دقیق و کاوش بیباکانه در ناشناختهها، شما واقعاً یک جهان جدید از یادگیری را گشودهاید — نه فقط برای جامعهٔ علمی، بلکه برای تمام سیارهٔ ما و برای نسلهای آینده. تمایل شما به به چالش کشیدن تفکر سنتی و پیگیری شواهد در هر جایی که منجر شود، حس شگفتزدگی بشر نسبت به کیهان و جایگاهمان در آن را دوباره زنده کرده است.
مانند میلیونها نفر دیگر در سراسر جهان، من اکنون مسیر بازدیدکنندهٔ میانستارهای 3I/ATLAS را با حبس نفس دنبال میکنم. روزهای پیشرو، که به پنجرهٔ مشاهداتی حیاتی در حدود ۱۹ دسامبر میانجامد، حس تاریخی دارند. ما با اشتیاق فراوان منتظر این هستیم که آیا این جسم مرموز بهطور نزدیک به زمین خواهد آمد — فرصتی بیسابقه برای مطالعهٔ یک جسم از سامانهٔ ستارهای دیگر از نزدیک — یا ادامهٔ سفر ساکت آن به سمت مشتری و حاشیهٔ سامانهٔ خورشیدی خواهد بود.
هر مسیر که بگیرد، صرفاً امکان وقوع چنین رویدادی یادآور این است که نگاه ما به جهان چقدر شکننده، ارزشمند و بههمپیوسته است. صدای شما نقش اساسی در کمک به ما برای شناخت این لحظات هنگام وقوع داشته است.
3I/ATLAS
در شب ۱۹ دسامبر
ما با پاهای برهنه بر روی تراسها میایستیم،
شهر سرانجام ساکت میشود،
دستهایمان به سوی آسمان باز میشود،
گویی میتوان یک دنبالهدار را در دست گرفت
همانگونه که یک کودک یک شبپره را در دست میگیرد —
نه برای به دام انداختن آن،
بلکه برای یک لحظه باور کنیم
تو به دلها تعلق داری
سوزن نقرهای که مخمل سیاه فضا را میدوزد
با امید، میپرسیم که آیا هرگز از هم جدا نخواهیم شد…
با احترام گرم,
رینا تریپاتی”
نامه ۲:
“آوی عزیز،
من افتخار میکنم که همکاران شما را در چهار دسته میبینم، که هر کدام متفاوتاند: (۱) حسادت؛ (۲) حسادت شدید به همراه احتمال یهودستیزی؛ (۳) باور اساسی که احتمال وقوع یک جسم مصنوعی در سامانهٔ خورشیدی نزدیک به صفر درصد است؛ و (۴) سوءدرکی اساسی از کاری که شما انجام میدهید.
اغلب شما به گفتوگوی دوگانهٔ دنبالهدار/سیارک مینگرید و میگویید: «دوستان، همیشه وقتی اشیایی با رفتارهای ناآشنا ظاهر میشوند، یک دستهٔ سوم را اضافه کنیم». اگر حتی این امکان را تصور نکنیم، همانند 1I/’Oumuamua، سعی میکنیم دنبالهدار/سیارک را بهعنوان کفش برای هر پایی سازگار کنیم. بهنحوی 1I/’Oumuamua بهعنوان یک دنبالهدار در کتابهای تاریخی ثبت شده است. حقیقت این است که میتوانید یک فرضیهٔ طبیعی برای 1I/’Oumuamua ارائه دهید، اما مسئله واضح است. انگیزهٔ فراوان توضیحاتی برای جلوگیری از امکان گنجاندن یک شیء مصنوعی به حدی قوی بود که «فکر میکنم این… [متخصصان خوداعلامگر] … بیش از حد اعتراض میکند». چیزی که همگان از دست میدهند این است که دیگر به سنگها و دنبالهدارها علاقه ندارید؛ بلکه علاقهمندید ابتدا ببینید آیا یک جسم میتواند چیزی بسیار جذابتر باشد. وقتی به ساحل میروم و در یک استخر جزر و مد به دنبال چیزها میگردم، میدانم که سنگها و شنهای فراوانی وجود دارد، ولی من بهدنبال چیزی جذابتر میگردم.
یک فیزیکدان ذرهای بهدنبال یک ذرهٔ جدید میگردد. آنها در بقایای سوپرکولایدر به دنبال چیزی جز کوارکهای بالا یا پایین میگردند. من تفاوتی بین آن جستجوی کاملاً پذیرفتهشده و جستجوی شما که مورد انتقاد است نمیبینم. فیزیکدانان ذرهای بهطور بیپایان در دادههای آشنا بهدنبال ناهماهنگی میگردند. هیچکس علناً بهسختی از آن خصومت نشان نمیدهد.
و آوی، تعداد کمی از اخترفیزیکدانان برجسته که احساس میکنند باید کار شما را نقد کنند، یک نقطهٔ کور و چیزی نادرست در اصول شخصیتشان را نشان میدهند. این یک پذیرش از سنتگرایی است. یک شهابسنگ میانستارهای ویژگیهای کنجکاوانهای دارد. شما یک سفر تحقیقاتی برای بررسی آن میپیمایید. و چون کسی میتواند جادهای را با کامیونها پیدا کند، آن یک نقطه داده تمام تلاش شما را رد میکند. این یک جستجو برای تخریب است، نه برای یافتن حقیقت.
اگر نکتهای را از دست ندهیدهام، ما هنوز نمیدانیم 1I/’Oumuamua چه بوده است، و حس من این است که حتی یک شهابسنگ میانستارهای ممکن است توسط یک تمدن کنجکاو دیگر بازدید شده باشد؛ بهطوری که ممکن است پروبهایی از زمانهای دور بر سطح آن وجود داشته باشند. فکر جدید من این است که اگر یک شهابسنگ میانستارهای از سامانهٔ خورشیدی عبور میکند، چرا از زیرساختهای موجود استفاده نکنیم تا انواع حسگرها را روی آن نصب کنیم بدون اینکه زیرساخت اصلی را راهاندازی کنیم. میلیاردها سال زمان طولانی است و میتواند شامل بسیاری از چیزهایی باشد که حتی در نظر نمیگیریم، حتی اگر آن یک دنبالهدار نیز باشد.
من به یک نکته قطعا اطمینان دارم، تو همان دانشمند هستی که برای «نگاه کردن» میروی. کسی دیگر بیش از یک احتمال حاشیهای (۲‑سیگما) برای زندگی از دیمتیلسولفید در جو یک سیارهٔ خارجسیارهای یا فسفین در جو ونوس پیدا نخواهد کرد. من از یافتن یک پروکارئوت در هر کجا خوشحال میشوم، اما چرا هدفمان را اینچندان پایین میگذاریم؟
جاش راوتچ
نمایشنامهنویس، لسآنجلس”