به گزارش خبرآنلاین، پروژه ساخت ردیاب عظیم در عمق تپه های گرانیتی در جنوب چین به مراحل پایانی خود می رسد. این آشکارساز پیشرفته که یکی از مهم ترین پروژه های علمی در جهان به حساب می آید، برای شناسایی ذرات مرموز نوترینو در کمین ما طراحی شده است.
به گزارش یورونیوز، رصدخانه زیرزمینی نوترینو جیانگمن (JUNO) در چین به زودی کار خود را برای شناسایی و مطالعه نوترینوها، ذراتی شبح مانند که تشخیص آنها دشوار است، آغاز خواهد کرد. این ذرات که جرم بسیار کمی دارند، می توانند کلید درک چگونگی پیدایش جهان باشند.
این آشکارساز یکی از سه پروژه بزرگ جهانی برای مطالعه نوترینوها با دقت بیشتر است. دو پروژه مشابه دیگر در آمریکا و ژاپن در حال ساخت هستند اما هنوز به مرحله عملیاتی نرسیده اند.
رصد نوترینوها یکی از پیچیده‌ترین و مهم‌ترین چالش‌های علمی است که می‌تواند نور جدیدی را در مورد چگونگی شکل‌گیری کیهان روشن کند.
پروژه عظیم چین برای شناسایی نوترینوها که سال آینده به بهره برداری می رسد، محدودیت های فناوری در این زمینه را به سطح جدیدی خواهد رساند. آندره دو گوآ، فیزیکدان نظری در دانشگاه نورث وسترن در ایالات متحده می گوید: اگر چین بتواند به این هدف دست یابد، یک دستاورد شگفت انگیز خواهد بود.
نوترینوها چیست؟
نوترینوها از جمله ذرات بنیادی هستند که قدمت آنها به ابتدای جهان، یعنی به زمان انفجار بزرگ برمی گردد. تریلیون ها از این ذرات شگفت انگیز در هر ثانیه از بدن ما عبور می کنند بدون اینکه کوچکترین اثری از خود بر جای بگذارند.
نوترینوها اغلب از فرآیندهای هسته ای در ستارگانی مانند خورشید سرچشمه می گیرند، به همین ترتیب، این ذرات نیز در هنگام برخورد ذرات بنیادی در شتاب دهنده های ذرات تولید می شوند و یکی از کلیدهای درک ساختار جهان به حساب می آیند.
اگرچه دانشمندان تقریباً یک قرن است که از وجود نوترینوها اطلاع داشتند، اما هنوز در مراحل اولیه درک ماهیت واقعی این ذرات بنیادی هستند.
کائو جون، یکی از مدیران پروژه آشکارساز چین، در مورد این ذرات می گوید: «نوترینوها ناشناخته ترین ذرات در جهان ما هستند. به همین دلیل است که تحقیقات گسترده ای برای مطالعه آنها ضروری است.”
نوترینوها چگونه شناسایی می شوند؟
نوترینوها، این ذرات بسیار کوچک و سریع، به تنهایی قابل شناسایی نیستند. بنابراین، دانشمندان واکنش هایی را که هنگام برخورد با دیگر ذرات ماده رخ می دهد، مطالعه می کنند. این برخوردها می تواند باعث نورهای روشن یا تولید ذرات باردار شود که قابل اندازه گیری هستند.
از آنجایی که نوترینوها تنها در موارد بسیار نادری با ذرات دیگر برخورد می کنند، فیزیکدانان مجبورند پروژه های عظیمی را طراحی کنند تا شانس مشاهده این برخوردهای نادر را افزایش دهند.
آندره دو گووا می گوید: «راه حل برای اندازه گیری نوترینوها، ساخت آشکارسازهای بسیار بسیار بزرگ است.
پس از 9 سال تلاش و حدود 300 میلیون دلار، چین ساخت یکی از بزرگترین آشکارسازهای جهان را در عمق 700 متری منطقه کایپینگ به پایان رساند.
عمق زیاد آشکارساز از آن در برابر پرتوهای کیهانی و تشعشعات تداخلی محافظت می کند که می تواند روند تشخیص این ذرات را تغییر دهد. روز چهارشنبه، کارگران فاز نهایی ساخت این پروژه را آغاز کردند. آشکارساز کروی باید با مایع خاصی پر شود که هنگام عبور نوترینوها نور ساطع می کند و سپس در آب خالص غوطه ور می شود.
این آشکارساز برای مطالعه پادنوترینوها طراحی شده است، نسخه معکوس نوترینوها که به دانشمندان کمک می کند رفتار این ذرات را بهتر درک کنند. این پادنوترینوها از برخورد دو نیروگاه هسته ای که در فاصله بیش از 50 کیلومتری آشکارساز قرار دارند، تولید می شوند.
هنگامی که پادنوترینوها با ذرات داخل آشکارساز برخورد می کنند، نور درخشانی تولید می شود که به آنها امکان شناسایی می دهد.
این آشکارساز با هدف پاسخ به یکی از سوالات کلیدی در مورد معمای باستانی نوترینوها طراحی شده است. نوترینوها با سفر در فضا به سه نوع مختلف تبدیل می شوند و دانشمندان قصد دارند آنها را بر اساس نوع، از سبک ترین تا سنگین ترین طبقه بندی کنند.
اما شناسایی این تغییرات ظریف در ذرات که به تنهایی غیرقابل تشخیص هستند یک چالش بزرگ است. کیت شولبرگ، فیزیکدان دانشگاه دوک، می گوید: «حتی تلاش برای انجام چنین کاری واقعاً جسورانه است.
آشکارساز نوترینو چین قرار است در نیمه دوم سال آینده کار خود را آغاز کند. اما جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها زمان می برد، بنابراین دانشمندان باید صبور باشند تا رازهای زندگی پنهان نوترینوها را به طور کامل کشف کنند.
علاوه بر چین، دو پروژه مشابه دیگر نیز در حال ساخت هستند، Hyper-Kamiokande در ژاپن و آزمایش نوترینو زیرزمینی عمیق در ایالات متحده. این دو پروژه همچنین تلاش می کنند تا با مطالعه نوترینوها درک بهتری از چگونگی شکل گیری جهان ارائه دهند.
دو آشکارساز نوترینو مشابه در ژاپن و ایالات متحده قرار است به ترتیب در سال های 2027 و 2031 آنلاین شوند. با استفاده از روش‌های مختلف، این پروژه‌ها نتایج حاصل از آشکارساز چین را برای درک بهتر رفتار این ذرات بنیادی بررسی و تأیید می‌کنند.
۵۸۵۸
