بیگ بنگ: دانشمندان آنها را ذرات شبح گون می‌نامند، ذراتی که تقریبا هیچ جرمی ندارند،‌ در سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند و طی سه دهه گذشته از زیر بار تلاش‌های دانشمندان برای اثبات وجودشان گریخته‌اند.

براساس گزارش ساينس الرت به نقل از همشهری،‌ نوترينو‌هاي گريزپا همان اشباحي هستند كه دانشمندان اميدوارند بتوانند به ده‌ها پرسش كليدي درباره جهان هستي، و اينكه چرا مملو از ماده است، پاسخ دهند. نوترينوها در حين تجزيه عناصر راديواكتيو ايجاد مي‌شوند. اين ذرات از خورشيد و ديگر ستاره‌ها و حتي از بدن انسان به بيرون فوران مي‌كنند. همچنين اين ذرات مي‌توانند بدون كوچكترين مشكلي به راحتي از ميان حجم انبوهي از ماده عبور كنند.

اكنون اين پرسش پيش مي‌آيد كه چگونه مي‌توان ذره‌اي را مطالعه كرد كه مي‌تواند بدون توقف از ميان تكه‌اي از سرب به بزرگي يك سال نوري عبور كند؟ دانشمندان براي انجام اين‌كار آزمايشگاه‌هايي عظيم و عجيب در گوشه و كنار جهان ساخته‌اند.

آزمايشگاه GERDA

آزمايشگاه ردياب GERmanium،‌ به اختصار GERDA، به واسطه كنترل فعاليت‌هاي الكتريكي درون بلورهاي خالص ژرمانيوم كه در اعماق كوهي در ايتاليا محبوس شده‌اند، به جستجوي نوترينوها مي‌پردازد. دانشمندان اميدوارند بتوانند در اين آزمايشگاه زيرزميني بزرگ تجزيه راديواكتيوي بسيار كميابي را شاهد باشند.

دانشمندان مي‌گويند زماني كه بیگ بنگ رخ داده و جهان در حدود 13.8 ميليارد سال پيش متولد شد، بايد حجم برابري از ماده و پاد ماده ايجاد مي‌شد و زماني كه ماده و پاد ماده با هم برخورد مي‌كنند، يكديگر را نابود كرده و چيزي به جز انرژي از خود به جا نمي‌گذارند. اما اوضاع به اين شكل پيش نرفت زيرا در اين صورت اكنون درحال خواندن اين مطلب نبوديد. در صورتي كه دانشمندان بتوانند فرايند تجزيه‌اي كه درجستجويش هستند را بيابند، اين به آن معني خواهد بود كه نوترينو مي‌تواند همزمان ذره و پاد ذره باشد و اين توضيح مي‌دهد كه چرا جهان ماده را بر پاد ماده ترجيح داده و ما امروز اينجا حضور داريم.

رصد‌خانه نوترينوي سادبري

رصد‌خانه كانادايي نوترينوي سادبري (SNO) تقريبا در عمق 1.6 كيلومتري از زمين دفن شده‌است. اين رصد‌خانه در دهه 1980 ساخته شد اما به تازگي با تغيير كاربري به مركزي براي شكار نوترينو تبديل شد. اين رصد‌خانه در زمين،‌ خورشيد و حتي ابرنواخترها به دنبال نوترينو مي‌گردد. در قلب اين مركز حباب پلاستيكي بزرگي قرار دارد كه با 800 تن مايع درخشنده پر شده‌ است. اين حباب توسط لايه اي از آب احاطه شده‌ و توسط طناب در جايي ثابت شده‌است و مجموعه‌اي از 10 هزار ردياب نوري حساس تحت نظر قرار گرفته‌است.

زماني كه نوترينو‌ها با ديگر ذرات تعامل برقرار مي‌كنند،‌ درون مايع درخشان نور ايجاد مي‌شود و ردياب‌ها اين نور را رديابي مي‌كنند. به لطف اين رصد‌خانه اكنون دانشمندان مي‌دانند كه دست‌كم سه نوع مختلف يا سه طعم مختلف از نوترينو‌ها وجود دارد كه با حركت در فضا به يكديگر تبديل مي‌شوند.

رصدخانه نوترینوی آیس‌کیوب

بزرگترين ردياب نوترينو در جهان در قطب جنوب واقع‌ شده‌ است كه در آن 5160 حسگر درون يك ميليارد تن يخ پخش شده‌اند تا نوترينوهاي پرانرژي كه از منابع قدرتمند كيهاني مانند ستاره‌هاي در حال انفجار، سياهچاله‌ها و ستاره‌هاي نوتروني ايجاد شده‌اند را رديابي كنند.

زماني كه نوترينو با مولكول‌هاي آب موجود در يخ برخورد مي‌كند،‌ انفجارهايي پرانرژي از ذرات زيراتمي ايجاد مي‌شود كه مي‌توانند تا وسعت زيادي پراكنده شوند. اين ذرات به اندازه‌اي سريع حركت مي‌كنند كه مقدار ناچيز نوري مخروطي شكل از خود متصاعد مي‌كنند كه به تابش چرنكوف شهرت دارد و اين همان چيزي است كه  آیس کیوب(IceCube) آن را رديابي مي‌كند. دانشمندان اميدوارند با استفاده از اطلاعات اين مركز بتوانند مسير حركت نوترينوها را بازسازي كرده و منبع آنها را شناسايي كنند.

آزمایشگاه Daya Bay

اين آزمايشگاه كه به سه راهروي آزمايشي مجهز است، زير تپه‌هاي دايا بي مدفون شده‌ است. 6 ردياب استوانه‌اي كه هريك حاوي 20 تن مايع درخشنده است، درون راهروهاي اين مركز قرار دارند و توسط بيش از هزار ردياب نوري محاصره شده‌اند. كل اين سيستم درون استخرهايي از آب زلال قرار گرفته‌اند تا هيچ‌نوع تشعشعات اضافي به آنها نرسد.

گروهي 6 تايي از رآكتورهاي هسته‌اي نزديك به اين سازه، در ثانيه ميليون‌ها كوادريليون الكترون پاد نوترينويي بي‌خطر را از خود منتشر مي‌كند. اين جريان پاد نوترينويي با مايع درخشنده واكنش داده و فلش‌هاي درخشاني از نور ايجاد مي‌شود كه اين نور را ردياب‌ها شناسايي مي‌كنند.

رصدخانه سوپرکامیوکاند

رصدخانه كاميوكاند در عمق 914 كيلومتري كوهستان‌هاي غرب ژاپن واقع شده‌است. اين ردياب بزرگ حاوي 50 هزار تن آب خالص است كه نزديك به 11200 ردياب نوري آن را احاطه كرده‌ است، كه در صورت خرابي مهندسان بايد اين ردياب‌ها را با كمك قايق تعمير كنند.

مشابه آزمایشگاه آیس کیوب، اين رصد‌خانه از تابش چرنكوف استفاده مي‌كند. آزمایشگاه كاميوكاند اولين رصد‌خانه‌اي است كه توانست شواهدي مستحكم از نوسانات نوترينويي و وجود جرم در اين ذرات به دست آورد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com