جاه‌طلبی دانشمندان در کشف منشأ نوترینوهای کیهانی: ساخت تلسکوپ‌ در دریا!

محققان در پروژه جاه‌طلبانه‌ای که با نام «KM3NeT» شناخته می‌شود، می‌خواهند به کمک آرایه‌ای از تلسکوپ‌هایی که در اعماق دریای مدیترانه نصب می‌‌شوند، منشأ نوترینوهای کیهانی را کشف کنند.

پروژه KM3NeT از اوایل دهه 2000 آغاز و فاز رسمی آن از حدود سال 2008 شروع شد. محققان مشغول نصب تجهیزات این پروژه در اعماق دریا هستند.

به گزارش GreekReporter، محققان قصد دارند سیگنال‌های زودگذر از نوترینوهایی را ثبت کنند. این سیگنال‌ها ممکن است پرده از اسرار وقایع کیهانی بردارند. این ذرات پرانرژی در تابش پس‌زمینه کیهانی دیده می‌شوند اما تاکنون به‌سختی قابل‌شناسایی بوده‌اند. محققان می‌خواهند با استفاده از این رصدخانه دریایی این ذرات و منشأ آنها را بهتر درک کنند.

برخلاف تلسکوپ‌های نوری متداول که نور را جمع‌آوری می‌کنند، تلسکوپ KM3NeT بر شناسایی درخشش‌های ضعیفی که نوترینوها در تعامل با آب دریا ایجاد می‌کنند، متمرکز است. محققان معتقدند KM3NeT می‌تواند دریچه‌ای تازه به‌ درک عمیق‌تر از کیهان بگشاید و به کشف رازهای ناشناخته فیزیک ذرات و اخترشناسی کمک کند.

«سیمونه بیاجی»، فیزیک‌دان مؤسسه ملی فیزیک هسته‌ای ایتالیا، می‌گوید: «اگر فکرش را بکنید، [کار ما] واقعاً عجیب است! می‌خواهیم در زمینه نجوم مطالعه کنیم اما برای مشاهده کیهان، از تلسکوپی زیر آب استفاده می‌کنیم!»

جنگلی در اعماق دریا

پروژه KM3NeT شامل نصب صدها گوی شیشه‌ای روی کابل‌های عمودی در اعماق تاریک دریاست که به‌عنوان آشکارساز نوترینو عمل می‌کنند. به محققان اعلام کرده‌اند تاکنون ۵۷ کابل در این پروژه نصب شده و برای افزودن صدها کابل دیگر برنامه‌‌‌ریزی شده است.

آشکارسازهای نوترینو در 2 ناحیه دریای مدیترانه، نزدیکی جزیره سیسیل و سواحل جنوبی فرانسه، چند کیلومتر زیر سطح آب نصب می‌شوند. پس از تکمیل این پروژه، ساختار کلی شبیه جنگلی زیر آب خواهد بود که در تاریکی اعماق دریا به‌آرامی حرکت کرده و محیطی منحصربه‌فرد برای مطالعه ذرات نوترینو فراهم می‌کند.

این 2 آرایه تلسکوپ اهداف متفاوتی دارند؛ آرایه تلسکوپ سیسیلی (ARCA) نوترینوهای پرانرژی از فضای بیرونی را ردیابی می‌کند، درحالی‌که آرایه تلسکوپ فرانسوی (ORCA) نوترینوهای اتمسفری را مطالعه می‌کند تا تبدیل آنها به انواع مختلف نوترینو را بررسی کند.

این رویکرد مشابه رصدخانه نوترینو آیس کیوب (Icecube Neutrino Observatory) در قطب جنوب است که نوترینوها را در یخ (به‌جای آب) شناسایی می‌کند.

به گفته دانشمندان، 3 نوع نوترینو وجود دارد: نوترینوهای الکترونی، میون و تاو. این نوترینوها می‌توانند مداوم از یک نوع به نوع دیگری تبدیل شوند. ORCA در واقع این نوسانات و نحوه تغییر نوع آنها در طول مسیرشان را بررسی می‌کند. این اطلاعات می‌تواند به درک بهتر ویژگی‌های بنیادی این ذرات کمک کند.

نصب کابل‌ها در اعماق دریا

به گفته محققان، کارزارهای نصب کابل‌ها سالانه برگزار می‌شوند و نیاز به برنامه‌ریزی دقیق دارند. در زمان نصب، جرثقیلی روی کشتی هر کابل پیچیده‌شده را به بستر دریا می‌فرستد و یک زیردریایی کنترل از راه دور به عمق می‌رود تا تجهیزات را به هم متصل کند.

زمانی که کابل آماده شد، زیردریایی فرایند نصب را آغاز می‌کند. شناورها به بلندکردن کابل کمک می‌کنند و گوی‌های شیشه‌ای در آب آزاد و شناور می‌شوند. سپس تیم‌های ساحلی بلافاصله عملکرد هر کابل نصب‌شده جدید را ارزیابی می‌کنند. هر مشکلی باید فوراً رفع شود؛ زیرا اصلاح و تنظیم مجدد زیر آب غیرممکن است.

کشف اسرار کیهان با تلسکوپ KM3NeT

باوجود چالش‌ها، درحال‌حاضر محققان از تلسکوپ‌های نیمه‌تمام برای آزمایش‌ها استفاده می‌کنند. آنها نوسانات نوترینوها (چگونگی تغییر نوع نوترینوها) را مطالعه و بررسی می‌کنند که چگونه گرانش کوانتومی ممکن است بر این ذرات تأثیر بگذارد.

این پروژه بسیار دشوار است و دانشمندان با مشکلاتی مانند دریازدگی، خواب نامنظم و هزینه‌های بالای عملیات درگیرند. هزینه این عملیات‌ها می‌تواند به یک دلار در هر ثانیه برسد! البته به گفته بیاجی، این تلسکوپ‌های زیردریایی مزایای خاص خود را دارند.

با پیشرفت پروژه، محققان امیدوارند KM3NeT بتواند به برخی از بزرگ‌ترین رازهای کیهان پاسخ دهد و ثابت کند حتی تاریک‌ترین اعماق اقیانوس نیز می‌توانند ما را در مشاهده ستارگان یاری کنند.