تلسکوپ زیر آب چین برای حل معمای پرتوهای کیهانی

پروژه جاه‌طلبانه تلسکوپ زیردریایی چین برای شناسایی نوترینوها که ذرات شبح‌ مانند هستند که می‌توانند اسرار جهان را فاش کنند، آغاز شده است.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، چین در حال ساخت یک تلسکوپ عظیم برای استقرار در زیر آب به منظور شناسایی نوترینوهاست که ذرات شبح‌مانندی هستند که می‌توانند اسرار جهان را فاش کنند.

این پروژه موسوم به ترایدنت(Trident) تا سال ۲۰۳۰ تکمیل خواهد شد و بزرگترین و پیشرفته‌ترین رصدخانه نوترینویی در جهان خواهد بود.

نوترینوها چیستند و چرا اهمیت دارند؟

نوترینوها ذرات زیر اتمی هستند که هیچ بار و همچنین تقریباً هیچ جرمی ندارند. آنها توسط رویدادهای کیهانی مانند ستارگان در حال انفجار، سیاه‌چاله‌ها و ابرنواخترها تولید می شوند و می‌توانند جهان را بدون تأثیر میدان‌های مغناطیسی یا مواد دیگر سفر کنند.

نوترینوها می‌توانند سرنخ‌هایی در مورد منشاء پرتوهای کیهانی که تابش‌های پرانرژی هستند که زمین را از فضا بمباران می‌کنند، ارائه دهند. دانشمندان بیش از یک قرن است که از زمان کشف منبع پرتوهای کیهانی توسط فیزیکدان اتریشی ویکتور هس(Victor Hess) در سال ۱۹۱۲ از آنها متحیر مانده‌اند.

پرتوهای کیهانی بیشتر از پروتون‌ها ساخته شده‌اند که ذرات بارداری هستند که با برخورد با میدان‌های مغناطیسی تغییر جهت می‌دهند. این امر باعث می‌شود که ردیابی آنها تا منشأشان غیرممکن شود. اما نوترینوها به دلیل خنثی بودن می‌توانند به جهت منبع و منشا خود اشاره کنند.

دانشمندان برای شناسایی نوترینوها باید آشکارسازهای بزرگی را در مکان‌هایی با صدای پس‌زمینه اندک یا تداخل کم بسازند. برخی از تلسکوپ‌های نوترینو موجود در قطب جنوب، دریای مدیترانه و دریاچه بایکال در روسیه قرار دارند.

اکنون ترایدنت در دریای چین جنوبی در حدود ۵۴۰ کیلومتری جنوب هنگ‌کنگ مستقر خواهد شد. این تلسکوپ زیردریایی شامل شبکه‌ای از حسگرهای متصل به بستر دریا در عمق ۳۵۰۰ متری خواهد بود. این حسگرها جرقه‌های نوری را که هنگام برخورد نوترینوها با مولکول‌های آب رخ می‌دهد، دریافت می‌کنند.

دانشگاه جیائو تونگ شانگهای این پروژه را رهبری می‌کند و چندین دانشگاه دیگر چین را نیز درگیر می‌کند. خبر ساخت این تلسکوپ در مقاله‌ای که در مجله Nature Astronomy منتشر شد، اعلام شد.

نزدیکترین جزیره به ترایدنت، جزیره یونگ‌شینگ است که کمتر از ۲۰۰ کیلومتر با آن فاصله دارد که میزبان زیرساخت‌های منبع تغذیه و انتقال داده‌های آن است.

به گفته جینگ ییپنگ مدیر پروژه ترایدنت، این تلسکوپ زیردریایی به دنبال منابع پرتوهای کیهانی و کشف پدیده‌های دیگری مانند تقارن فضا-زمان، گرانش کوانتومی و ماده تاریک خواهد بود.

ظرفیت پروژه ترایدنت

ترایدنت حساسیت بسیار بالاتری نسبت به سایر تلسکوپ‌های نوترینو در جهان خواهد داشت. این تلسکوپ ۱۰ هزار برابر قدرتمندتر از تلسکوپ آیس‌کیوب(IceCube) خواهد بود که بزرگترین تلسکوپ موجود در زیر یخ‌های قطب جنوب است.

ترایدنت همچنین پنج برابر بیشتر از تلسکوپ KM۳NeT، تلسکوپ دیگری که در دریای مدیترانه در حال ساخت است، حساسیت خواهد داشت.

قطر فعالیت ترایدنت ۴ کیلومتر است و حدود ۷.۵ کیلومتر مکعب آب دریا را رصد می‌کند. این تلسکوپ، کار رصدخانه‌های نوترینویی دیگر را تکمیل می‌کند و به ایجاد یک شبکه آشکارساز جهانی کمک می‌کند.

ژو دونگلیان، دانشمند و سخنگوی ارشد این پروژه می‌گوید ترایدنت از زمین به عنوان سپری برای تشخیص نوترینوهایی که از طرف مقابل سیاره به زمین نفوذ می‌کنند، استفاده خواهد کرد. او همچنین خاطرنشان کرد که ترایدنت با چرخش زمین قادر به دریافت نوترینوهایی است که از همه جهات می‌آیند و رصد آسمان را بدون هیچ نقطه کوری ممکن می‌سازد.

تلسکوپ ترایدنت برای دو دهه فعالیت طراحی شده است و شامل ۱۲۰۰ رشته حسگر عمودی است که در یک الگوی توزیع شبیه به کاشی‌کاری در کف دریا چیده می‌شوند.

هر رشته ۷۰۰ متر طول خواهد داشت و مجهز به ۲۰ ماژول نوری دیجیتال با وضوح بالا خواهد بود که برای تشخیص و اندازه‌گیری نور ساطع شده در نتیجه برخورد بین نوترینوها و اتم‌های هیدروژن یا اکسیژن در مولکول‌های آب ناشی طراحی شده‌اند.

داده‌های جمع‌آوری‌ شده از جمله تعداد و زمان رسیدن نوترینوهای ورودی، برای بازسازی اطلاعات مربوط به منشاء فضای عمیق این ذرات پیام‌رسان استفاده خواهد شد.

انتظار می‌رود فاز آزمایشی این پروژه که اکنون آغاز شده، تا سال ۲۰۲۶ با بودجه وزارت علوم و فناوری چین، شهرداری شانگهای و دانشگاه جیائو تونگ شانگهای تکمیل شود.

پژوهشگران می‌گویند در ابتدا در حال برنامه‌ریزی یک آرایه در مقیاس کوچک با ۱۰ رشته هستند که برای آزمایش فناوری‌های کلیدی زیربنایی این پروژه استفاده می‌شود.

از زمانی که آیس‌کیوب در سال ۲۰۱۰ شروع به کار کرد، نوترینوهای پرانرژی را شناسایی کرد که احتمالاً از خارج از منظومه شمسی منشأ گرفته‌اند. همچنین اولین نقشه نوترینوها در راه شیری را نشان داد.

ژو دونگلیان می‌گوید: ترایدنت پنجره جدیدی را برای مشاهده جهان پویا و آزمایش فیزیک بنیادی باز خواهد کرد.

انتهای پیام