۵ آزمایشگاه عجیب جهان در جست‌وجوی اشباح!

دانشمندان آنها را اشباح می‌نامند، ذراتی که تقریباً هیچ جرمی ندارند،‌ در سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند و طی سه دهه گذشته از زیر بار تلاش‌های دانشمندان در آزمایشگاه ها برای اثبات وجودشان گریخته‌اند. براساس گزارش ساینس آلِرت،‌ نوترینوهای گریزپا همان اشباحی هستند که دانشمندان امیدوارند بتوانند به ده‌ها پرسش کلیدی درباره جهان هستی، و اینکه چرا مملو از ماده است، پاسخ دهند.

نوترینوها در حین تجزیه عناصر رادیواکتیو ایجاد می‌شوند. این ذرات از خورشید و دیگر ستاره‌ها و حتی از بدن انسان به بیرون فوران می‌کنند. همچنین این ذرات می‌توانند بدون کوچکترین مشکلی به راحتی از میان حجم انبوهی از ماده عبور کنند.

اکنون این پرسش پیش می‌آید که چگونه می‌توان ذره‌ای را مطالعه کرد که می‌تواند بدون توقف از میان تکه‌ای از سرب به بزرگی یک سال نوری عبور کند؟ دانشمندان برای انجام این‌کار آزمایشگاه‌هایی عظیم و عجیب در گوشه‌وکنار جهان ساخته‌اند.

5- آزمایشگاه GERDA

آزمایشگاه ردیاب GERmanium، به اختصار GERDA، به واسطه کنترل فعالیت‌های الکتریکی درون بلورهای خالص ژرمانیوم که در اعماق کوهی در ایتالیا محبوس شده‌اند، به جست‌وجوی نوترینوها می‌پردازد. دانشمندان امیدوارند بتوانند در این آزمایشگاه زیرزمینی بزرگ تجزیه رادیواکتیوی بسیار کمیابی را شاهد باشند.

دانشمندان می‌گویند زمانی که انفجار بزرگ رخ داده و جهان درحدود ۱۳٫۷ میلیارد سال پیش متولد شد، باید حجم برابری از ماده و ضد ماده ایجاد می‌شد و زمانی که ماده و ضد ماده با هم برخورد می‌کنند، یکدیگر را نابود کرده و چیزی به جز انرژی از خود به جا نمی‌گذارند. اما اوضاع به این شکل پیش نرفت زیرا در این صورت اکنون درحال خواندن این مطلب نبودید.

درصورتی که دانشمندان بتوانند فرایند تجزیه‌ای که درجست‌وجویش هستند را بیابند، این به آن معنی خواهد بود که نوترینو می‌تواند هم‌زمان ذره و ضد ذره باشد و این توضیح می‌دهد که چرا جهان ماده را بر ضد ماده ترجیح داده و ما امروز اینجا حضور داریم.

4- رصدخانه نوترینوی سادبری

رصدخانه کانادایی نوترینوی سادبری (SNO) تقریباً در عمق ۱٫۶ کیلومتری از زمین دفن شده‌است. این رصدخانه در دهه ۱۹۸۰ ساخته شد اما به تازگی با تغییر کاربری به مرکزی برای شکار نوترینو تبدیل شد. این رصدخانه در زمین،‌ خورشید و حتی ابرنواخترها به دنبال نوترینو می‌گردد. در قلب این مرکز حباب پلاستیکی بزرگی قرار دارد که با ۸۰۰ تن مایع درخشنده پر شده‌است. این حباب توسط لایه‌ای از آب احاطه شده و توسط طناب در جایی ثابت شده‌است و مجموعه‌ای از ۱۰ هزار ردیاب نوری حساس تحت نظر قرار گرفته‌است.

زمانی که نوترینوها با دیگر ذرات تعامل برقرار می‌کنند، درون مایع درخشان نور ایجاد می‌شود و ردیاب‌ها این نور را ردیابی می‌کنند. به لطف این رصدخانه اکنون دانشمندان می‌دانند که دست‌کم سه نوع مختلف یا سه طعم مختلف از نوترینوها وجود دارند که با حرکت در فضا به یکدیگر تبدیل می‌شوند.

3- IceCube

بزرگ‌ترین ردیاب نوترینو در جهان در قطب جنوب واقع شده‌است که در آن ۵۱۶۰ حسگر درون یک میلیارد تن یخ پخش شده‌اند تا نوترینوهای پرانرژی که از منابع قدرتمند کیهانی مانند ستاره‌های درحال انفجار، سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی ایجاد شده‌اند را ردیابی کنند.

زمانی که نوترینو با مولکول‌های آب موجود در یخ برخورد می‌کند، انفجارهایی پرانرژی از ذرات زیراتمی ایجاد می‌شود که می‌توانند تا وسعت زیادی پراکنده شوند. این ذرات به اندازه‌ای سریع حرکت می‌کنند که مقدار ناچیز نوری مخروطی شکل از خود متصاعد می‌کنند که به تابش چرنکوف شهرت دارد و این همان چیزی است که IceCube آن را ردیابی می‌کند. دانشمندان امیدوارند با استفاده از اطلاعات این مرکز بتوانند مسیر حرکت نوترینوها را بازسازی کرده و منبع آنها را شناسایی کنند.

2- Daya Bay

این آزمایشگاه که به سه راهروی آزمایشی مجهز است، زیر تپه‌های دایا بی مدفون شده‌است. ۶ ردیاب استوانه‌ای که هریک حاوی ۲۰ تن مایع درخشنده است، درون راهروهای این مرکز قرار دارند و توسط بیش از هزار ردیاب نوری محاصره شده‌اند. کل این سیستم درون استخرهایی از آب زلال قرار گرفته‌اند تا هیچ‌نوع تشعشعات اضافی به آنها نرسد.

گروهی ۶ تایی از رآکتورهای هسته‌ای نزدیک به این سازه، در ثانیه میلیون‌ها کوادریلیون الکترون ضد نوترینویی بی‌خطر را از خود منتشر می‌کند. این جریان ضدنوترینویی با مایع درخشنده واکنش داده و فِلَش‌های درخشانی از نور ایجاد می‌شود که این نور را ردیاب‌ها شناسایی می‌کنند.

1- Super-Kamiokande

رصدخانه کامیوکاند در عمق ۹۱۴ کیلومتری کوهستان‌های غرب ژاپن واقع شده‌است. این ردیاب بزرگ حاوی ۵۰ هزار تن آب خالص است که نزدیک به ۱۱۲۰۰ ردیاب نوری آن را احاطه کرده‌است، که در صورت خرابی مهندسان باید این ردیاب‌ها را با کمک قایق تعمیر کنند.

مشابه IceCube، این رصدخانه از تابش چرنکوف استفاده می‌کند. Super K اولین رصدخانه‌ای است که توانست شواهدی مستحکم از نوسانات نوترینویی و وجود جرم در این ذرات به دست آورد.