یورو نیوز: پژوهشگران اعتقاد دارند که نوترینوها، که به «ذرات شبح» نیز شناخته می‌شوند، ممکن است در تشکیل ماده اولیه و ساختار قوانین اساسی جهان نقش بسیار حائز اهمیتی داشته باشند.
پروژه احداث یک آشکارساز عظیم در اعماق تپه‌ای گرانیتی در جنوب چین به فاز پایانی خود نزدیک می‌شود. این دستگاه پیشرفته، که جزء یکی از سیاست‌های کلان علمی دنیا به حساب می‌آید، طراحی شده است تا این ذرات مرموز و غیرقابل مشاهده، یعنی نوترینوها را شناسایی کند.
رصدخانه زیرزمینی نوترینوی جیانگ‌من (JUNO) در چین به‌زودی فعالیت خود را آغاز خواهد کرد تا به شناسایی و بررسی نوترینوهای این ذرات غیرعادی بپردازد که شناسایی آن‌ها به شدت دشوار است. این ذرات، با داشتن جرمی بسیار اندک، می‌توانند کلیدی برای درک چگونگی پیدایش جهان باشند.
این آشکارساز یکی از سه پروژه بزرگ در سطح جهانی برای بررسی دقیق‌تر نوترینوها محسوب می‌شود. دو پروژه مشابه دیگر در ایالات متحده و ژاپن در حال ساخت هستند، اما هنوز به مرحله عملیاتی نرسیده‌اند.
مراقبت از نوترینوها یکی از دشوارترین و اصلی‌ترین چالش‌های علمی است که می‌تواند به کشف جوانب جدیدی از چگونگی شکل‌گیری جهان هستی کمک کند.
پروژه عظیم چین برای شناسایی نوترینوها که انتظار می‌رود در سال آینده به بهره‌برداری برسد، مرزهای فناوری در این حوزه را به سطوح جدیدی خواهد رساند. آندره دو گووآ، فیزیکدان نظری از دانشگاه نورث‌وسترن آمریکا می‌گوید: «اگر چین موفق به تحقق این هدف شود، این یک موفقیت حیرت‌انگیز خواهد بود.»
نوترینوها چیستند؟
نوترینوها جزو ذرات بنیادی بوده و قدمت آن‌ها به دوران آغازین جهان، یعنی زمان بیگ بنگ، بازمی‌گردد. تریلیون‌ها از این ذرات شگفت‌انگیز در هر ثانیه از بدنه ما عبور می‌کنند، بدون اینکه هیچ نشانه‌ای از خود باقی بگذارند.
منشا نوترینوها معمولاً از فرایندهای هسته‌ای در ستاره‌هایی نظیر خورشید حاصل می‌شود. همچنین، در زمان برخورد ذرات بنیادی در شتاب‌دهنده‌های ذرات نیز تولید می‌شوند و یکی از کلیدهای درک ساختار جهان به شمار می‌آیند.
اگرچه دانشمندان نزدیک به یک قرن از وجود نوترینوها آگاهی دارند، اما همچنان در صدد درک عمیق‌تری از ماهیت واقعی این ذرات بنیادی هستند.
کائو جون، یکی از مدیران پروژه آشکارساز چین، در مورد این ذرات می‌گوید: «نوترینوها ناشناخته‌ترین ذرات در جهان ما به شمار می‌روند. به همین خاطر، تحقیقات گسترده‌ای برای بررسی آن‌ها ضروری است.»
چگونه نوترینوها شناسایی می‌شوند؟
نوترینوها، این ذرات اتمی بسیار ریز که با سرعت بالایی در حال حرکت‌اند، به خودی خود قابل شناسایی نیستند. به همین دلیل، دانشمندان به بررسی واکنش‌های ناشی از برخورد این ذرات با سایر ذرات ماده می‌پردازند. این برخوردها می‌توانند منجر به ایجاد نور‌های درخشان یا تولید ذرات باردار شوند که قابلیت اندازه‌گیری دارند.
به دلیل اینکه نوترینوها تنها در شرایط بسیار نادر با دیگر ذرات برخورد می‌کنند، فیزیک‌دانان ناچارند پروژه‌های بزرگی را طراحی کنند تا شانس مشاهده این برخوردهای نادر را افزایش دهند.
آندره دو گووآ در این زمینه می‌افزاید: «راه‌حل برای اندازه‌گیری نوترینوها این است که آشکارسازهای بسیار، بسیار بزرگی ایجاد کنیم.»
آشکارسازی عظیم برای اندازه‌گیری ذرات بسیار ریز
چین پس از ۹ سال کار و سرمایه‌گذاری حدود ۳۰۰ میلیون دلار، ساخت یکی از بزرگ‌ترین آشکارسازهای جهان را در عمق ۷۰۰ متری زمین در منطقه کایپینگ به مراحل پایانی رسانده است.
عمق بالای این آشکارساز آن را از پرتوهای کیهانی و تابش‌های مزاحم محافظت می‌کند، عواملی که می‌توانند فرآیند شناسایی این ذرات را مختل کنند. روز چهارشنبه، کارکنان مرحله نهایی ساخت این پروژه را آغاز کردند. قرار است این آشکارساز کروی شکل با مایعی خاص پر شود که در زمان عبور نوترینوها از خود نور ساطع می‌کند و سپس در آب خالص غوطه‌ور خواهد شد.
این آشکارساز به منظور مطالعه پادنوترینوها طراحی شده است، نسخه معکوس نوترینو که به دانشمندان کمک می‌کند رفتار این ذرات را بهتر دریابند. پادنوترینوها در اثر برخوردهای درون دو نیروگاه هسته‌ای که در فاصله بیش از ۵۰ کیلومتری از آشکارساز قرار دارند، تولید می‌شوند.
زمانی که پادنوترینوها با ذرات داخل آشکارساز برخورد می‌کنند، یک نور درخشان تولید خواهد شد که شناسایی آن‌ها را ممکن می‌سازد.
این آشکارساز با هدف پاسخ به یکی از پرسش‌های کلیدی درباره معمای دیرینه نوترینوها طراحی گردیده است. نوترینوها در حین حرکت در فضا به سه نوع مختلف تغییر شکل می‌دهند و دانشمندان در تلاش‌اند آن‌ها را بر اساس نوع از سبک‌ترین تا سنگین‌ترین ترتیب دهند.
با این حال، شناسایی این تغییرات ظریف در ذراتی که به‌راحتی قابل شناسایی نیستند، چالشی بزرگ به شمار می‌آید. کیت شولبرگ، فیزیک‌دانی از دانشگاه دوک بیان می‌کند: «حتی تلاش برای انجام چنین کاری حقیقتاً جسورانه است.»
آشکارساز نوترینوی چین قرار است در نیمه دوم سال آینده فعالیت خود را شروع کند. اما گردآوری و تحلیل داده‌ها زمان‌بر خواهد بود، به همین خاطر دانشمندان برای کشف کامل اسرار زندگی پنهان نوترینوها باید صبر کافی داشته باشند.
علاوه بر چین، دو پروژه مشابه دیگر یعنی هایپر-کامیوکانده در ژاپن و آزمایش نوترینوی عمیق زیرزمینی در ایالات متحده نیز در حال ساخت هستند. این دو پروژه همچنین در تلاش‌اند با مطالعه نوترینوها، درک بهتری از چگونگی شکل‌گیری جهان ارائه دهند.
این دو آشکارساز مشابه در ژاپن و ایالات متحده به ترتیب در سال‌های ۲۰۲۷ و ۲۰۳۱ به مرحله بهره‌برداری خواهند رسید. این پروژه‌ها با بهره‌گیری از روش‌های مختلف، نتایج آشکارساز چین را بررسی و اعتبارسنجی خواهند کرد تا درک بهتری از رفتار این ذرات بنیادی به‌دست آید.