يعتقد البعض أن العلم مشروع يجب أن يهتم فقط بالحقائق القاسية والباردة، وهذا هو الحال. يجب أن تكون رحلات الخيال محجوزة للفلاسفة والشعراء وليس لعامة الناس. أشار ألبرت أينشتاين بذكاء إلى أن “الخيال أكثر أهمية من المعرفة”، وهذا صحيح اليوم. قال إن المعرفة مقتصرة على ما نعرفه الآن، بينما “يغطي الخيال الكون بأسره، ويحفز المزيد من التقدم”.
بالطريقة نفسها، في العلم، غالبًا ما كان الخيال بمثابة مقدمة للاكتشافات الثورية في المعرفة، وإعادة تشكيل تصور الجنس البشري للعالم والسماح بتطوير تقنيات جديدة قوية. على الرغم من ذلك، على الرغم من أن الخيال كان أحيانًا فعالًا بشكل غير عادي، إلا أنه فشل مرارًا وتكرارًا بطرق أبطأت اكتشاف ألغاز الطبيعة. وفقًا لبعض الروايات، فإن أدمغة بعض الناس غير قادرة ببساطة على الاعتقاد بأن هناك ما هو أكثر من الواقع مما هو على دراية به حاليًا.
في عدة مرات، فشل العلماء في توقع طرق تقييم المفاهيم الجديدة، مما أدى إلى رفضها باعتبارها غير قابلة للاختبار وبالتالي غير علمية. نتيجة لذلك، ليس من الصعب جدًا التوصل إلى عدد كافٍ من إخفاقات الخيال العلمي، لكن الموضوع الذي نريد مناقشته اليوم هو النيوترينو.
في عشرينيات القرن الماضي، كان معظم العلماء مقتنعين بأن الطبيعة تتكون من جسيمين أساسيين فقط: بروتونات موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة، واعتقدوا أن هذا لا يزال هو الحال حتى اليوم. من ناحية أخرى، تكهن البعض حول إمكانات جسيم بدون شحنة كهربائية. قدم العالم النمساوي وولفجانج باولي اقتراحًا دقيقًا لمثل هذا الجسيم في عام 1930، وتم قبوله. ووفقًا له، فإن وجود جسيم عديم الشحن قد يفسر فقدانًا شاذًا للطاقة في النشاط الإشعاعي لجسيمات بيتا. طور فيرمي مفهوم باولي رياضيًا وأعطاه مصطلح نيوترينو، والذي يرمز إلى النيوترون في اللاتينية. بعد ذلك، قام الفيزيائيان هانز بيث ورودولف بيرلز بمراجعة حسابات فيرمي وخلصا إلى أن النيوترينو سوف يخترق المادة بسهولة لدرجة أنه لا توجد طريقة يمكن تصورها للكشف عن وجودها (باستثناء بناء خزان من الهيدروجين السائل بعرض 6 ملايين مليار ميل). في الختام، قال بيث وبيرلز إنه “لا توجد تقنية قابلة للتطبيق من الناحية الواقعية لرؤية النيوترينو”.
ومع ذلك، فقد نسوا تضمين احتمال اكتشاف مصدر لكميات كبيرة من النيوترينو عالية الطاقة، والتي من شأنها أن تسمح باكتشاف القليل حتى لو تهربت الغالبية العظمى من الأسر. حتى اختراع مفاعلات الانشطار النووي، لم يكن هناك مصدر معروف للطاقة. في الخمسينيات من القرن الماضي، استخدم فريدريك رينز وكلايد كوان المفاعلات النووية لإثبات وجود النيوترينو بشكل قاطع لأول مرة. في وقت لاحق، قال راينز إنه كان يبحث عن وسيلة لاكتشاف النيوترينو بالضبط لأن الجميع أخبره أنه من المستحيل اكتشاف النيوترينو في ذلك الوقت.
قد يستغرق الأمر عامين آخرين حتى يتمكن العلماء من تأكيد وجود النيوترينو. تم اكتشاف النيوترينو في عام 1956 من قبل علماء لوس ألاموس كلايد كاون وفريدريك رينز ، مع ثلاثة باحثين آخرين، في تجربة معملية استخدمت خزانات ضخمة من الماء تم إجراؤها بالقرب من مفاعل نووي. تمكن العلماء من تحديد النيوترينو التي يطلقها المفاعل من خلال توثيق تفاعلاتها مع البروتونات في الماء، مما سمح لهم بتحديد مصدرها. كان هذا هو التحقق النهائي من صحة فرضية باولي ، وكذلك أول دليل على وجود النيوترينو. تم الاعتراف بهذا الاكتشاف من خلال جائزة نوبل في عام 1995، والتي منحت لفريق العلماء.
ومع ذلك، كانت إمكانات الجسيم الصغير غير واضحة في ذلك الوقت، حيث افترض الفيزيائيون أن النيوترينو خالية من أي جاذبية. لن تكون هناك قيمة عملية يمكن اشتقاقها من الجسيم دون الذري إذا لم يكن له أي كتلة. سوف يستغرق الأمر جيلًا آخر من الاستقصاء قبل أن يتم اكتشاف وتقدير الأهمية الحقيقية للنيوترينو.
بعد مرور عقدين من الزمن، أصبحت الخصائص القيمة للنيوترينو معروفة أكثر من أي وقت مضى. تم اكتشاف أن للنيوترينو عددًا من الميزات المفيدة، وفقًا للعلماء. بالنسبة للمبتدئين، فإن الجسيمات الصغيرة لها كتلة. كانت هذه حقيقة لم يتمكن العلماء من اكتشافها لعقود عديدة. تقول جينيفر تشو من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “اعتقد العلماء على مدى عقود أن النيوترينو ليس لها كتلة يمكن اكتشافها لأنها تتفاعل مع المادة بشكل غير منتظم”. “لقد ثبت أن هذا الافتراض غير صحيح.” عندما علم العلماء أن النيوترينو تتأرجح، تحطمت ثقتهم في الجسيم. وجد الباحثون الذين يعملون بشكل مستقل عن بعضهم البعض أن النيوترينو يمكن أن تنتقل بين ثلاث “نكهات” مميزة. يشار إلى هذا باسم “التذبذب”. في عام 2015، حصل كل من تاكاكي كاجيتا وآرثر ب.ماكدونالد على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافهما المتزامن لهذه الخاصية في ميكانيكا الكم. إذا كان للنيوترينو أن يتأرجح، فلا بد أن يكون له كتلة حتى يحدث هذا.
على الرغم من حقيقة أن كتلة النيوترينو صغيرة جدًا لدرجة أنه من المستحيل قياسها، فإن خاصية الجسيم هذه ضرورية جدًا كمصدر للطاقة. هذا بسبب التفاعل الفريد الموجود بين الطاقة والكتلة. تم تعريف هذا الارتباط من خلال نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين في المعادلة الشهيرة E = MC2، والتي أثبتت أن الكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة. نتيجة لمليارات النيوترينو التي تصل إلى الأرض كل يوم من الشمس، إذا تمكن العلماء من معرفة كيفية تحويل كتلة النيوترينو إلى طاقة كهربائية، فسيكون من الممكن التقاط كميات هائلة من الطاقة.
جانب آخر ملحوظ للنيوترينو هو أنه يبدو وكأنه شبح. نظرًا لأن الجسيم دقيق جدًا، فإن تأثيره ضئيل على سلوك المواد الأخرى. والنتيجة هي أن النيوترينو قد تتدفق عبر المواد الصلبة كما لو لم تكن موجودة. وفقًا للعلماء، تتدفق بلايين النيوترينو يوميًا عبر الغلاف الجوي للأرض، وفقًا للعلماء. تشير هذه الخاصية إلى أنه سيكون من الممكن توليد الطاقة من نيوترونات الشمس من كل موضع على وجه الأرض في أي لحظة، بغض النظر عما إذا كان هذا الموقع يواجه الشمس أم لا.
على الرغم من أن العلماء رفضوا منذ فترة طويلة فكرة أن النيوترينو يمكن أن تعمل كمصدر للطاقة، إلا أن اكتشاف كتلة النيوترينو عام 2015 أقنع البعض في مجالات العلوم والصناعة بأن تحويل الطاقة الحركية للنيوترينو يمكن أن يكون ممكنًا. تعمل مجموعة نيوترينو للطاقة، التي تركز على تسخير قوة الجزيئات الصغيرة، جاهدة حاليًا على تحسين تقنية النيوترينو فولتيك الخاصة بها لمساعدة الطاقة التي تنتجها الطاقة المتجددة الآن.
لكن، على عكس مصادر الطاقة المتجددة الأخرى من حيث الكفاءة والاعتمادية، لا تحتوي تكنولوجيا النيوترينو فولتيك على نفس أوجه القصور مثل مصادر الطاقة المتجددة الأخرى. نظرًا لحقيقة أن النيوترينو قادرة على المرور عبر كل مادة معروفة تقريبًا، لا تتطلب خلايا النيوترينو فولتيك التعرض لأشعة الشمس من أجل العمل بفعالية. إنها مناسبة للاستخدام في الداخل والخارج، وكذلك تحت الماء، مما يجعلها متعددة الاستخدامات.
لا تتأثر هذه التقنية سلبًا بالثلج أو غيره من الأحوال الجوية القاسية بسبب البساطة التي يمكن بها حماية أجهزة النيوترينو فولتيك أثناء إنتاجها للكهرباء. نظرًا لأن خلايا النيوترينو فولتيك لا تعتمد على الضوء المرئي في عملها، يمكنها الاستمرار في إنتاج نفس القدر من الطاقة حتى لو انخفض عدد ساعات النهار بشكل كبير. توفر أنظمة النيوترينو فولتيك إمدادًا ثابتًا للطاقة لأنها لا تتأثر بالتغيرات في البيئة أو التغيرات الموسمية.
في المستقبل المنظور، سيستمر استخدام الوقود الأحفوري، لكن لا أحد يعرف إلى متى سيبقى هذا هو الحال. لكن، بفضل جهود مجموعة نيوترينو للطاقة، فإن هذا الإنجاز العلمي الذي كان يعتبر في السابق “فشلًا” يعتبر الآن حلاً طال انتظاره وجدير بالثقة لأزمة الطاقة الحالية وفي السنوات القادمة، ستحدث تغييرات جوهرية، وسنعيش في عالم أفضل وأكثر صداقة للبيئة.
