جهاز صيني ينقب تحت الأرض لكشف جزيئات الأشباح الغامضة

وحتى الآن، لا أحد يعرف ماهية هذه “الجسيمات الشبحية” أو كيفية عملها، لكن العلماء يأملون أن يتمكن هذا المختبر، الذي تبلغ تكلفته 300 مليون دولار، من الإجابة على هذه الأسئلة، وهي أسئلةٌ حيويةٌ لفهم لبنات بناء الكون، وفق “دايلي ميل”.

ويعود تاريخ النيوترينوات إلى الانفجار العظيم، وتمر تريليوناتٌ منها عبر أجسامنا كل ثانية، تنطلق من نجومٍ مثل الشمس، وتتدفق عند اصطدام الذرات في مُسرّع الجسيمات، لا توجد طريقةٌ لرصد هذه الجسيمات الدقيقة وهي تدور بشكلٍ مُنفرد، بدلاً من ذلك، يقيس العلماء ما يحدث عند اصطدامها بمادةٍ أخرى، مُنتجةً ومضاتٍ من الضوء أو جسيماتٍ مشحونة، ونادراً ما تصطدم النيوترينوات بجسيمات أخرى، لذا لزيادة فرص اصطدامها، على الفيزيائيين تطوير قدراتهم.

وهنا يأتي دور مرصد جيانغمن تحت الأرض للنيوترينوات، استغرق بناء الكاشف، الذي بُني في كايبينغ بالصين، أكثر من تسع سنوات، يحميه موقعه على عمق 700 متر تحت الأرض من الأشعة الكونية والإشعاعات التي قد تؤثر على قدرته على اكتشاف النيوترينوات.

ويمتلئ الهيكل الكروي الشكل بسائل مصمم لإصدار الضوء عند مرور النيوترينوات، ستتدفق هذه النيوترينوات إلى الكاشف من محطتين نوويتين قريبتين.

والكرة – وهي فقاعة رقيقة من الأكريليك – محصورة داخل أسطوانة واقية تحتوي على 45.000 طن من الماء النقي.

وستصطدم هذه النيوترينوات بالبروتونات في الكاشف، مطلقةً ومضات ضوئية صغيرة بمعدل حوالي 50 ومضة يومياً.

لغز قديم

وصُمم الكاشف خصيصا للإجابة على سؤال رئيسي حول لغز قديم، تتبدل النيوترينوات بين ثلاث أنواع أثناء اندفاعها في الفضاء، ويسعى العلماء إلى تصنيفها من الأخف إلى الأثقل.

وصرح وانغ ييفانغ، من الأكاديمية الصينية للعلوم، لصحيفة التايمز: “سنعرف التسلسل الهرمي لكتلة النيوترينو، ومن خلال معرفة ذلك، يُمكننا بناء نموذج لفيزياء الجسيمات، وللنيوترينوات، ولعلم الكونيات”.

وقالت كيت شولبرغ، الفيزيائية في جامعة ديوك، والتي لم تشارك في المشروع، إن استشعار هذه التحولات الدقيقة في الجسيمات التي يصعب رصدها بالفعل سيُشكل تحدياً”.

وأضافت: “إن السعي وراء ذلك يُعد في الواقع أمرا جريئا للغاية”.

وقال الفيزيائيون إن الأمر سيستغرق حوالي ست سنوات لتوليد 100.000 “ومضة” مطلوبة، مما يسمح بقراءات ذات دلالة إحصائية.

ويجري حالياً بناء كاشفين متشابهين للنيوترينو – هايبر كاميوكاندي الياباني وتجربة النيوترينو تحت الأرض في الولايات المتحدة.

ومن المقرر أن يبدأ العمل في حوالي عامي 2027 و2031، وسيُقارنان نتائج الكاشف الصيني باستخدام مناهج مختلفة.

وعلى الرغم من أن النيوترينوات نادرا ما تتفاعل مع الجسيمات الأخرى، إلا أنها موجودة منذ فجر التاريخ، ويمكن لدراسة آثار الانفجار العظيم هذه أن تُرشد العلماء إلى كيفية تطور الكون وتوسعه قبل مليارات السنين.

وقال البروفيسور شولبيرغ: “إنها جزء من الصورة الكبيرة”.

أحد الأسئلة التي يأمل الباحثون أن تُساعد النيوترينوات في الإجابة عليها هو لماذا يتكون الكون في معظمه من المادة، بينما تم إخماد نظيرتها المُقابلة – المعروفة بالمادة المضادة – إلى حد كبير.

ما هي الجسيمات الشبحية؟

النيوترينوات هي أكثر جسيمات المادة شيوعاً في الكون، وتتحرك تريليونات منها عبر أجسامنا كل ثانية دون أن تتفاعل معنا، وقد تحمل هذه الجسيمات مفتاح تفسير هيمنة المادة على الكون بدلاً من المادة المضادة، أو توحيد نظريات كيفية عمل القوى الكونية الرئيسية الأربع.

وللأسف، نادراً ما تتفاعل النيوترينوات مع أي شيء، مما يجعل دراستها بالغة الصعوبة، وعلم العلماء بوجود النيوترينوات لما يقرب من قرن، لكنهم ما زالوا في المراحل الأولى من اكتشاف ماهيتها الحقيقية.

وعلى الرغم من أن النيوترينوات نادرا ما تتفاعل مع الجسيمات الأخرى، إلا أنها موجودة منذ فجر التاريخ، ويمكن لدراسة آثار الانفجار العظيم هذه أن تُرشد العلماء إلى كيفية تطور الكون وتوسعه قبل مليارات السنين.

وأحد الأسئلة التي يأمل الباحثون أن تُساعد النيوترينوات في الإجابة عليها هو لماذا يتكون الكون في معظمه من المادة، بينما تُخمد نظيرتها المُقابلة – المادة المضادة – إلى حد كبير.

ولا يعرف العلماء كيف وصلت الأمور إلى هذا الحد من الاختلال في التوازن، ولكنهم يعتقدون أن النيوترينوات ربما ساعدت في كتابة أقدم قواعد المادة.