IceCube نوتری نو در قلب یخهای قطب جنوب، به دنبال کشف رازهای شکلگیری جهان است. پروژه ارتقای این رصدخانه عظیم، گامی تازه برای شناسایی دقیقتر «ذره شبحگون» یعنی نوترینوها محسوب میشود؛ ذراتی که میتوانند پاسخ پرسشهای بنیادی درباره پیدایش کیهان، تکامل کهکشانها و برتری ماده بر پادماده را روشن کنند.
IceCube نوتری نو؛ مأموریت علمی در سردترین نقطه زمین
بر اساس گزارش منتشرشده، دانشمندان در ماه نوامبر با هواپیماهای ویژه راهی قطب جنوب شدند. هدف آنها تکمیل پروژهای بود که هفت سال برای آن برنامهریزی شده بود.
تابستان کوتاه قطب جنوب فرصت محدودی در اختیار پژوهشگران قرار میدهد. آنها باید حداقل شش حفره جدید تا عمق ۲.۵ کیلومتر در یخ ایجاد میکردند و کابلهای بلندی مجهز به صدها آشکارساز کروی نور را درون این حفرهها قرار میدادند.
این شبکه متراکم آشکارسازها ظرفیت IceCube نوتری نو را که ۱۵ سال سابقه فعالیت دارد، افزایش میدهد. این سامانه شامل بیش از ۵ هزار حسگر است که در حجمی برابر با یک گیگاتن یخ مدفون شدهاند و برای ردیابی نوترینوها طراحی شدهاند.
نوترینوها؛ ذرات شبحگون جهان
نوترینوها به دلیل عبور تقریباً نامحسوس از درون ما و محیط اطراف، «ذرات شبحگون» نامیده میشوند. آنها فاقد بار الکتریکی هستند و جرم بسیار ناچیزی دارند، با این حال از فراوانترین ذرات موجود در جهان به شمار میروند.
واکنشهای همجوشی در خورشید، برخورد پرتوهای کیهانی با جو زمین، انفجارهای عظیم کیهانی همگی نوترینو تولید میکنند. این ذرات در درک نحوه انفجار ابرنواخترها نقش دارند، به فهم بهتر مهبانگ کمک میکنند، در توضیح دلیل غلبه ماده بر پادماده اهمیت دارند.
ویژگی منحصربهفرد نوترینوها این است که میتوانند مسافتهای بسیار طولانی را بدون برهمکنش طی کنند. همین ویژگی آنها را به ابزاری ارزشمند برای مطالعه رویدادهای عمیق کیهانی تبدیل کرده است.
هدف جدید IceCube نوتری نو؛ شکار نوترینوهای کمانرژی
تا پیش از این، تمرکز اصلی رصدخانه بر شناسایی نوترینوهای بسیار پرانرژی بود. با تکمیل پروژه ارتقا، اکنون IceCube نوتری نو قادر است نوترینوهای کمانرژی را نیز با دقت بیشتری بررسی کند.
بررسی «طعمهای» مختلف نوترینو
این پیشرفت امکان مطالعه دقیقتر تبدیل نوترینوها میان طعمهای مختلف را فراهم میکند. همچنین شرایط بهتری برای شناسایی دشوارترین نوع آن یعنی نوترینوی تاو ایجاد شده است.
ارین اوسالیوان، فیزیکدان دانشگاه اوپسالا در سوئد و سخنگوی پروژه، این ارتقا را «شیوهای کاملاً جدید برای دیدن» توصیف کرد. به گفته او، اگر چشم انسان به جای نور مرئی نوترینوها را میدید، خورشید همیشه در حال درخشیدن بود و نور از زمین و حتی پشت پلکهایمان میآمد.
درخشش آبی در دل یخ؛ فناوری تشخیص چگونه کار میکند؟
IceCube نوتری نو مستقیماً نوترینوها را مشاهده نمیکند. هنگامی که نوترینو با ماده برخورد میکند، ذرات بارداری تولید میشوند که در یخ با سرعتی نزدیک به نور حرکت میکنند و تابش آبیرنگی به نام تابش چرنکوف ایجاد میکنند. آشکارسازهای نوری این درخشش را ثبت میکنند.
در سال ۲۰۱۷، رصدخانه یک نوترینوی پرانرژی را از یک بلیزر در فاصله حدود ۴ میلیارد سال نوری، در جهت شانه چپ صورت فلکی جبار، شناسایی کرد. در سال ۲۰۲۲ نیز اعلام شد نوترینوهایی از کهکشان فعال NGC 1068 در صورت فلکی قیطس دریافت شدهاند. اخیراً نیز مشخص شد برخی نوترینوها از درون کهکشان راه شیری منشأ میگیرند.
چالشهای بودجهای و تصمیم کنگره آمریکا
در پیشنهاد بودجه دولت ترامپ، کاهش کلی بودجه بنیاد ملی علوم آمریکا مطرح شده بود و بر اساس آن تأمین مالی این رصدخانه تا نصف کاهش مییافت. با این حال کنگره آمریکا این پیشنهاد را رد کرد و بودجه بنیاد را نزدیک به سطح سال قبل حفظ کرد.
حفاری در دمای منفی ۳۰ درجه؛ نبرد با زمان
آلبرشت کارله، پژوهشگر دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و محقق اصلی پروژه، از دهه ۱۹۹۰ به قطب جنوب سفر میکند. او پیش از آغاز عملیات حفاری در ماه دسامبر، در آستانه روز شکرگزاری به ایستگاه رسید.
به گفته او، حفاری هرگز ساده نیست. سامانه حفاری با آب داغ که در این پروژه استفاده میشود، قدرتمندترین نمونه از نوع خود در جهان است. دمای محیط به منفی ۳۰ درجه میرسد. اگر آب بیش از ۴۵ دقیقه بدون حرکت بماند، شروع به یخزدن میکند.
حفر هر چاه تا عمق ۲.۵ کیلومتر حدود ۳۰ ساعت زمان میبرد. بازگشت تجهیزات به سطح نیز ۱۸ ساعت طول میکشد. پس از آن رقابت با زمان آغاز میشود، زیرا آب به سرعت دوباره یخ میزند و قطر حفره کاهش مییابد.
چرا IceCube نوتری نو اهمیت دارد؟
IceCube نوتری نو پنجرهای تازه به جهان باز کرده است. مطالعه نوترینوها میتواند درک ما از مهبانگ، انفجار ابرنواخترها، تکامل کهکشانها، ساختار بنیادی ماده را متحول کند.
هر ارتقای فنی در این رصدخانه، گامی به سوی فهم عمیقتر از جهان است. در سردترین نقطه زمین، دانشمندان در حال بررسی گرمترین پرسشهای کیهانشناسی هستند.
جمعبندی
پروژه ارتقای IceCube نوتری نو در قطب جنوب، امکان مطالعه دقیقتر نوترینوهای کمانرژی را فراهم کرده است. این پیشرفت میتواند پاسخ پرسشهای بنیادین درباره منشأ و تکامل جهان را روشن کند.
نظر شما درباره اهمیت کشف نوترینوها چیست؟ دیدگاه خود را بنویسید و این مطلب را با علاقهمندان علم به اشتراک بگذارید.
