ماساتوشي كوشيبا: الرجل الذي سمع نجمًا يموت

خزان من الماء فائق النقاء مدفون في أعماق منجم ياباني، بُني لمراقبة اضمحلال البروتونات، التقط شيئًا مختلفًا تمامًا: حفنة من الجسيمات الشبحية القادمة من نجم ينفجر في سحابة ماجلان الكبرى. في تلك اللحظة من عام 1987، اكتسب علم الفلك حاسة ثانية. ولأول مرة، تمت مراقبة حدث كوني بشيء آخر غير الضوء، وظهر علم فلك النيوترينو. الفيزيائي الذي أصر على بناء الكاشف بهذه الطريقة كان، كطالب، في أسفل ترتيب فصله.

الحياة المبكرة

وُلد كوشيبا في 19 سبتمبر 1926 في تويوهاشي، وهو ابن توشيو، ضابط عسكري، وهاياكو كوشيبا. توفيت والدته عندما كان في الثالثة من عمره وتزوج والده من أختها الكبرى. نشأ في يوكوسوكا وذهب إلى المدرسة الثانوية في طوكيو. كان شغفه الأول هو الأدب الألماني، وليس الفيزياء؛ لقد غير مساره، وفقًا لروايته الخاصة، استجابةً لملاحظات محبطة من أحد المعلمين - وهو فعل من الكيد أعاد توجيه مسيرة مهنية. في المدرسة العليا الأولى، عانى أكاديميًا بما يكفي ليحتاج إلى دروس خصوصية من زميله في الغرفة، كوزو كوتشيتسو.

التدريب

تخرج من جامعة طوكيو في عام 1951 وذهب إلى الولايات المتحدة كباحث في برنامج فولبرايت، وحصل على الدكتوراه في الفيزياء من جامعة روتشستر في عام 1955. تبع ذلك زمالة بحثية في جامعة شيكاغو من 1955 إلى 1958، ومن 1959 إلى 1962 عمل كمدير بالإنابة لمختبر فيزياء الطاقة العالية والإشعاع الكوني في شيكاغو. كان مرشده في اليابان هو سين-إيتيرو توموناجا، الحائز على جائزة نوبل، والذي عمل أيضًا كخاطبة لزواج كوشيبا. تزوج من كيوكو كاتو، أمينة متحف فني، في أواخر الخمسينيات؛ وأنجبا ابنًا وابنة.

عاد إلى جامعة طوكيو كأستاذ مشارك في معهد الدراسات النووية في عام 1958، وحصل على درجة الأستاذية الكاملة في عام 1970، وأصبح أستاذًا فخريًا في عام 1987. ثم قام بالتدريس في جامعة توكاي من 1987 إلى 1997 وعمل لاحقًا كمستشار أول للمركز الدولي لفيزياء الجسيمات الأولية.

كاميوكاندي

كان الكاشف الذي صممه كوشيبا مع ماسايوكي ناكاهاتا وأتسوتو سوزوكي يهدف إلى الإجابة على سؤال مختلف: هل تضمحل البروتونات، كما تنبأت بعض نظريات التوحيد الكبرى. لم يرَ كاميوكاندي قط بروتونًا يموت. ما كان يمكنه فعله، بمجرد تكييفه، هو تسجيل النيوترينوات - وهي جسيمات تتفاعل بضعف شديد لدرجة أن تريليونات منها تمر عبر جسم الإنسان كل ثانية دون تأثير، وبالتالي تتطلب آلاف الأطنان من الماء المحمي وجيشًا من أنابيب التضخيم الضوئي لالتقاط حتى القليل منها.

أكد أن النيوترينوات تتولد عن طريق الاندماج النووي في الشمس، وهو ما كان ملاحظة مباشرة للعملية التي تغذي النجم. كما أحصى عددًا أقل منها مما تطلبه النظرية الشمسية. أصبح هذا النقص - مشكلة النيوترينو الشمسي - أحد أكثر الشذوذات حدة في الفيزياء: إما أن نموذج الشمس كان خاطئًا، أو أن شيئًا ما حدث للنيوترينوات في الطريق.

المستعر الأعظم 1987A

ثم، في عام 1987، انفجر نجم في سحابة ماجلان الكبرى وسجل كاميوكاندي نيوترينواته. من الصعب المبالغة في أهمية ذلك. كل ملاحظة سابقة للكون كانت تتم بالإشعاع الكهرومغناطيسي. هنا كان موت نجمي عنيف أبلغت عنه جسيمات تدفقت من القلب المنهار نفسه، حاملة معلومات لم يستطع أي فوتون تقديمها. بدأ علم فلك النيوترينو بهذا الكشف.

سوبر-كاميوكاندي

دخل خليفة أكبر، سوبر-كاميوكاندي، الخدمة في عام 1996 وحل مسألة النيوترينو الشمسي. لقد أثبت تذبذب النيوترينو - أن النيوترينوات تتغير بين أنواعها الثلاثة أثناء الطيران. كانت الشمس تنتج بالضبط العدد الذي تنص عليه النظرية؛ كانت الكواشف السابقة ببساطة عمياء عن الأصناف التي تحولت إليها في الطريق. نظرًا لأن الجسيمات ذات الكتلة فقط هي التي يمكن أن تتذبذب، فقد أطاحت النتيجة بالافتراض القائم بأن النيوترينو عديم الكتلة، وأجبرت على مراجعة النموذج القياسي.

التقدير

جاءت التكريمات بثبات: وسام الاستحقاق من جمهورية ألمانيا الاتحادية في عام 1985، وجوائز أساهي ونيشينا التذكارية في عام 1987، وجائزة أكاديمية اليابان في عام 1989، وجائزة همبولت ووسام الثقافة الياباني في عام 1997، وجائزة وولف في الفيزياء في عام 2000. في عام 2002، شارك جائزة نوبل في الفيزياء مع ريموند ديفيس جونيور وريكاردو جياكوني "لمساهمات رائدة في الفيزياء الفلكية، ولا سيما للكشف عن النيوترينوات الكونية"، جنبًا إلى جنب مع جائزة بانوفسكي في ذلك العام وميدالية بنجامين فرانكلين في عام 2003. في اليوم التالي للإعلان عن جائزة نوبل، فاز الكيميائي كويتشي تاناكا بجائزة الكيمياء - وهي أقصر فجوة زمنية على الإطلاق بين جوائز نوبل للحاصلين عليها من اليابانيين.

تم تعيينه مواطنًا فخريًا لسوجينامي في عام 2002 ولطوكيو في عام 2003، وانتُخب زميلًا للجمعية الفيزيائية الأمريكية، وحصل على الوشاح الأكبر لوسام الشمس المشرقة في عام 2003. افتُتحت قاعة كوشيبا في جامعة طوكيو في عام 2005، وأُنشئت جائزة كوشيبا في عام 2003.

السنوات اللاحقة

كانت ثقة كوشيبا في طلابه مشهورة ومحددة. قال: "من بين التلاميذ الذين ورثوا عملي، اثنان يستحقان الحصول على جائزة نوبل"، قاصدًا يوجي توتسوكا وتاكاكي كاجيتا. حصل كاجيتا على جائزة الفيزياء في عام 2015 عن عمل التذبذب؛ لم يعش توتسوكا ليحصل على واحدة، وفي عام 2010 أنشأ كوشيبا جائزة باسمه. في التقاعد، كان يستمع إلى موزارت ويلعب ألعاب الفيديو بحماس غير محرج، واصفًا نفسه بأنه أكبر لاعب في العالم ومسميًا فاينل فانتسي كمفضل لديه. توفي في مستشفى إيدوجاوا في طوكيو في 12 نوفمبر 2020، عن عمر يناهز أربعة وتسعين عامًا.

لماذا يهم كوشيبا

لقد حول تجربة فشلت في هدفها المعلن إلى طريقة جديدة تمامًا للنظر إلى الكون. حول كاميوكاندي وخليفته النيوترينو من إزعاج نظري إلى أداة فلكية، ومنح الفيزيائيين أول دليل ملموس على أن النيوترينوات لها كتلة، ووضع صدعًا في النموذج القياسي لم يتم إصلاحه بعد. انتهى الأمر بطالب الأدب الألماني الذي كان يتلقى دروسًا خصوصية من زميله في الغرفة بتعليم العالم مراقبة النجوم بشيء آخر غير الضوء.