جستجو برای برهم‌کنش‌های بنیادی جدید به‌سمت مقیاس‌های زیراتمی می‌رود. بااین‌حال، برخی نظریه‌ها برهم‌کنش‌های جدیدی را پیش‌بینی می‌کنند که – مانند گرانش– می‌تواند تعداد زیادی از ذراتی را که در فاصله‌های نجومی عمل می‌کنند دربربگیرد. تحقیقی که طی آن مائوریکو بوستامانته، از موسسه نیلز بور در دانمارک، و سانجیب کومار آگاروالا، از موسسه فیزیک در بوبانسور هند، داده‌های به‌دست‌آمده از رصدخانه نوترینوی آیس‌کیوب در قطب جنوب را تجزیه‌وتحلیل می‌کنند. محققان به‌دنبال تغییراتی در رفتار نوسانی نوترینو می‌گردند که ناشی از برهم‌کنش‌های دوربرد با، مثلا، 10⁵⁷ الکترون در خورشید یا 10⁶⁷ الکترونی که در سراسر کهکشان خودی توزیع شده، است. محققان چنین آثاری پیدا نمی‌کنند که به آنها اجازه دهد تا حدهای جدیدی بر این نوع برهم‌کنش قرار دهند.

نظریه‌های خاصِ فراتر از مدل استاندارد، وجود برهم‌کنش دوربرد بین نوترینوها و الکترون‌ها را پیش‌بینی می‌کنند که ازطریق ذره‌ای فرضی بانام بوزون برداری (میانجی) Z’ انجام مي‌شود. انتظار می‌رود که این برهم‌کنش فرضی ضعیف باشد، اما تعداد زیاد الکترون‌ها در محدوده برهم‌کنش می‌تواند نیروی Z’ جامعی را به‌کار ببرد که بر نوسانات نوترینو تاثیر می‌گذارد. پژوهش‌های پیشین برای یافتن چنین اثری در داده‌های نوترینوی خورشیدی، راکتوری و جوی موفق نبودند و محدودیت‌هایی بر شدت برهم‌کنش Z’ در مقیاس‌های منظومه خورشیدی اعمال کردند.

آگاروالا و بوستامانته بااستفاده‌از نوترینوهای دارای بالاترین انرژی، که در آیس‌کیوب رصد کردند، برهم‌کنش‌های Z’ را بررسی کردند. این نوترینوها در اصل فراکهکشانی هستند که به این مفهوم است که نسبت به اثر جمعی الکترون‌ها در راه شیری و فراتر از آن حساس‌اند. بوستامانته و آگاروالا اثر تجمعی این الکترون‌ها را مدل‌سازی کردند و مشخص کردند که چطور قدرت برهم‌کنش Z’ می‌تواند بدون نقض داده‌های آیس‌کیوب باشد. آنها با این تجزیه‌وتحلیل توانستند اولین حد بالا را برای شدت برهم‌کنش Z’ در مقیاس‌های کهکشانی و فراکهکشانی قرار دهند.

نویسنده: مایکل شیربر (Michael Schirber)

مایکل شیربر، ویراستار مکاتبه‌ای physics.aps.org در لیون، فرانسه، است.