• تستخدم هذه التجربة لإثبات الطبيعة الموجية للضوء. و تعتمد على مبدأ حيود الضوء ، وهو انحناء الموجات وانتشارها عند مرورها عبر فتحة ضيقة جداً ، وقد ساعدت هذه التجربة العلماء على فهم كيفية تصرف الضوء عندما يواجه عوائق او فتحات صغيرة مقارنة بطوله الموجي

• تهدف التجربة إلى دراسة ظاهرة حيود الضوء ، وملاحظة النمط الناتج عند مرور الضوء خلال فتحة ضيقة ، وكذلك فهم العلاقة بين عرض الشق والطول الموجي للضوء وشكل الاهداب الظاهرة على الشاشة.

• مبدأ التجربة
عند مرور الضوء عبر شق ضيق ، لا ينتقل في خط مستقيم فقط بل ينتشر في اتجاهات متعددة نتيجة الحيود. وفقاً لمبدأ التداخل الموجي ، تتداخل الموجات الخارجة من اجزاء مختلفة من الشق مع بعضها ، مما يؤدي إلى تكوين مناطق مضيئة وأخرى مظلمة على الشاشة.

• خطوات التجربة:-
- يُسلط شعاع ضوء ليزر باتجاه الشق المنفرد.
- يمر الضوء عبر الشق الضيق.
- توضع شاشة خلف الشق على مسافة مناسبة.
- يُلاحظ النمط الناتج على الشاشة.
- تُقاس المسافات بين الاهداب لتحليل النتائج.

ينتج عن التجربة:
هدب مركزي مضيء وعريض ، و أهداب مضيئة ومظلمة على الجانبين ، و تقل شدة الاضاءة كلما ابتعدنا عن المركز

التفسير العلمي
يحدث الحيود لان كل نقطة داخل الشق تعمل كمصدر صغير للموجات الضوئية ، تتداخل هذه الموجات مع بعضها فيحدث تداخل بنّاء عند توافق القمم مع القمم فظهر الضوء ، ويحدث تداخل هدّام عند توافق القمم مع القيعان فتظهر المناطق المظلمة.

اهمية التجربة
اثبات الطبيعة الموجية للضوء وفهم سلوك الضوء عند مروره عبر فتحات ضيقة.
استخدامها في تصميم الأجهزة البصرية مثل المجاهر واجهزة القياس الدقيقة ، وتطبيقها في مجالات الفيزياء الحديثة والبصريات.

“عالم الحشرات: جهود أعضاء قناة المختبر العلمي”

في عام 1998، أعلنت تجربة (𝑺𝒖𝒑𝒆𝒓-𝑲𝒂𝒎𝒊𝒐𝒌𝒂𝒏𝒅𝒆) في اليابان، وتبعتها تجربة (𝑺𝑵𝑶) في كندا عام 2001 أن النيوترينوهات تغير نكهتها أثناء سفرها هذا التحول الكمي يتطلب بالضرورة وجود كتلة فوفقاً للنسبية الجسيمات عديمة الكتلة مثل الفوتونات لا تشعر بالزمن وبالتالي لا يمكن أن تتغير.

تعتمد ظاهرة التذبذب على مفهوم ميكانيكا الكم الذي ينص على أن حالات النكهة للنيوترينو ليست هي نفسها حالات الكتلة.

النكهات الثلاث: يوجد النيوترينو في ثلاث نكهات مرتبطة باللفيتونات: نيوترينو الإلكترون (𝝂_𝒆)، نيوترينو الميون (𝝂_𝝁)، ونيوترينو التاو (𝝂_𝝉).

التراكب الكمي (𝑸𝒖𝒂𝒏𝒕𝒖𝒎 𝑺𝒖𝒑𝒆𝒓𝒑𝒐𝒔𝒊𝒕𝒊𝒐𝒏): عندما ينطلق نيوترينو بنكهة معينة، فإنه يكون في الواقع مزيجاً أي تراكباً من ثلاث حالات كتلية مختلفة (𝒎_𝟏, 𝒎_𝟐, 𝒎_𝟑).

تغير الهوية: أثناء سفر النيوترينو تتغير الطور الكمي لكل حالة كتلية بمعدل مختلف بسبب اختلاف كتلها هذا التداخل يؤدي إلى تغير احتمالية رصد النيوترينو بنكهة مختلفة عن نكهته الأصلية عند نقطة الرصد وهو ما يسمى بالتذبذب.

تعتمد احتمالية تحول نيوترينو من نكهة إلى أخرى على المسافة المقطوعة وطاقة الجسيم، بالإضافة إلى الفارق بين مربعات الكتل. في حالة مبسطة لنوعين من النيوترينو، تُعطى الاحتمالية بالمعادلة:

𝑷(𝝂_𝜶 → 𝝂_𝜷) = 𝐬𝐢𝐧²(𝟐𝜽) 𝐬𝐢𝐧²(𝟏.𝟐𝟕 Δ𝒎² [𝒆𝑽²] 𝑳 [𝒌𝒎] / 𝑬 [𝑮𝒆𝑽])

أو بالصيغة النظرية بالوحدات الطبيعية:

𝑷(𝝂_𝜶 → 𝝂_𝜷) = 𝐬𝐢𝐧²(𝟐𝜽) 𝐬𝐢𝐧²(Δ𝒎² 𝑳 / 𝟒𝑬)
حيث:

𝜽:
زاوية الخلط (𝑴𝒊𝒙𝒊𝒏𝒈 𝑨𝒏𝒈𝒍𝒆) التي تحدد مدى قوة التذبذب.
𝚫𝒎²:
الفارق بين مربعي الكتلتين (𝒎₂² - 𝒎₁²) إذا كان الفارق صفراً أي أن الكتل متساوية أو معدومة فهنا تختفي احتمالية التذبذب.
𝑳:
المسافة (𝑳𝒆𝒏𝒈𝒕𝒉) التي قطعها الجسيم.
𝑬:
طاقة (𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒚) النيوترينو.

يتم الربط بين حالات النكهة (𝝂_𝒆, 𝝂_𝝁, 𝝂_𝝉) وحالات الكتلة (𝝂₁, 𝝂₂, 𝝂₃) عبر مصفوفة وحدوية تُعرف بمصفوفة
𝑷𝒐𝒏𝒕𝒆𝒄𝒐𝒓𝒗𝒐 𝑴𝒂𝒌𝒊 𝑵𝒂𝒌𝒂𝒈𝒂𝒘𝒂 𝑺𝒂𝒌𝒂𝒕𝒂 :

⎛ 𝝂_𝒆 ⎞ ⎛ 𝑼_𝒆𝟏 𝑼_𝒆𝟐 𝑼_𝒆𝟑 ⎞ ⎛ 𝝂₁ ⎞
⎜ 𝝂_𝝁 ⎟ = ⎜𝑼_𝝁𝟏 𝑼_𝝁𝟐 𝑼_𝝁𝟑 ⎟ ⎜ 𝝂₂ ⎟
⎝ 𝝂_𝝉 ⎠ ⎝𝑼_𝝉𝟏 𝑼_𝝉𝟐 𝑼_𝝉𝟑 ⎠ ⎝ 𝝂₃ ⎠

تعتبر هذه المصفوفة هي النظير لمصفوفة 𝑪𝑲𝑴 في قطاع الكواركات وهي التي تحتوي على زوايا الخلط الثلاث وطور خرق تماثل الشحنة 𝒑𝒂𝒓𝒊𝒕𝒚 (𝑪𝑷 𝒗𝒊𝒐𝒍𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏).

تجارب التذبذب تقيس الفرق بين الكتل وليس الكتلة المطلقة، لكن السؤال يبقى:
لماذا كتلة النيوترينو صغيرة جداً اي أقل من مليون مرة من كتلة الإلكترون؟

يفترض الفيزيائيون وجود نيوترينوهات عقيمة(𝑺𝒕𝒆𝒓𝒊𝒍𝒆 𝑵𝒆𝒖𝒕𝒓𝒊𝒏𝒐𝒔) ثقيلة جداً من خلال آلية الأرجوحة (𝑺𝒆𝒆-𝒔𝒂𝒘 𝑴𝒆𝒄𝒉𝒂𝒏𝒊𝒔𝒎) كلما كان النيوترينو الافتراضي اليميني ثقيلاً جداً أصبح النيوترينو اليساري الذي نرصده خفيفاً جداً:

𝒎_𝝂 ≈ 𝒎_𝑫² / 𝑴_𝑹

حيث 𝒎_𝑫 هو مقياس كتلة ديراك و 𝑴_𝑹 هي الكتلة الكبيرة جداً للنيوترينو اليميني.

إذا كان النيوترينو جسيم مارجورانا أي أنه هو نفسه جسيمه المضاد، فإن ذلك قد يفسر سيادة المادة على المادة المضادة في الكون عبر عملية 𝑳𝒆𝒑𝒕𝒐𝒈𝒆𝒏𝒆𝒔𝒊𝒔، أدت تحللات النيوترينوهات الثقيلة في هذا الكون إلى خلق فائض من الليبتونات والذي تحول لاحقاً إلى فائض من البروتونات والالكترونات التي نشأ منها عالمنا.

𝟏. 𝑭𝒖𝒌𝒖𝒅𝒂, 𝒀., 𝒆𝒕 𝒂𝒍. (𝟏𝟗𝟗𝟖). 𝑬𝒗𝒊𝒅𝒆𝒏𝒄𝒆 𝒇𝒐𝒓 𝑶𝒔𝒄𝒊𝒍𝒍𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒐𝒇 𝑨𝒕𝒎𝒐𝒔𝒑𝒉𝒆𝒓𝒊𝒄 𝑵𝒆𝒖𝒕𝒓𝒊𝒏𝒐𝒔. 𝑷𝒉𝒚𝒔𝒊𝒄𝒂𝒍 𝑹𝒆𝒗𝒊𝒆𝒘 𝑳𝒆𝒕𝒕𝒆𝒓𝒔 (𝑺𝒖𝒑𝒆𝒓-𝑲𝒂𝒎𝒊𝒐𝒌𝒂𝒏𝒅𝒆 𝑪𝒐𝒍𝒍𝒂𝒃𝒐𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏).

𝟐. 𝑮𝒊𝒖𝒏𝒕𝒊, 𝑪., & 𝑲𝒊𝒎, 𝑪. 𝑾. (𝟐𝟎𝟎𝟕). 𝑭𝒖𝒏𝒅𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍𝒔 𝒐𝒇 𝑵𝒆𝒖𝒕𝒓𝒊𝒏𝒐 𝑷𝒉𝒚𝒔𝒊𝒄𝒔 𝒂𝒏𝒅 𝑨𝒔𝒕𝒓𝒐𝒑𝒉𝒚𝒔𝒊𝒄𝒔. 𝑶𝒙𝒇𝒐𝒓𝒅 𝑼𝒏𝒊𝒗𝒆𝒓𝒔𝒊𝒕𝒚 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒔.

𝟑. 𝑨𝒉𝒎𝒂𝒅, 𝑸. 𝑹., 𝒆𝒕 𝒂𝒍. (𝟐𝟎𝟎𝟐). 𝑫𝒊𝒓𝒆𝒄𝒕 𝑬𝒗𝒊𝒅𝒆𝒏𝒄𝒆 𝒇𝒐𝒓 𝑵𝒆𝒖𝒕𝒓𝒊𝒏𝒐 𝑭𝒍𝒂𝒗𝒐𝒓 𝑻𝒓𝒂𝒏𝒔𝒇𝒐𝒓𝒎𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏. 𝑷𝒉𝒚𝒔𝒊𝒄𝒂𝒍 𝑹𝒆𝒗𝒊𝒆𝒘 𝑳𝒆𝒕𝒕𝒆𝒓𝒔 (𝑺𝑵𝑶 𝑪𝒐𝒍𝒍𝒂𝒃𝒐𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏)

كما نرحب بفكرة النشر المتبادل بين القنوات العلمية، ولمن يرغب بالتعاون يمكنه التواصل مع إدارة القناة، على أن لا يقل عدد متابعين القناة المشاركة عن 800 متابع