صائدو أشباح أنتاركتيكا: داخل أكبر كاشف نيوترينو في العالم

التكنولوجيا اليومية

14/08/2025

صائدو أشباح أنتاركتيكا: كشف النقاب عن النيوترينوات المراوغة في الكون

في عمق مساحات أنتاركتيكا الجليدية، يقع IceCube، أكبر كاشف للنيوترينوات في العالم. تستخدم هذه الأداة الضخمة، التي تحتفل بالذكرى العشرين لتأسيسها، 5,160 مستشعرًا عالي الحساسية مزروعة في كيلومتر مكعب من الجليد الجليدي للكشف عن الجسيمات المراوغة التي تسمى النيوترينوات. هذه الجسيمات الأساسية، التي تمر عبرنا بتريليونات كل ثانية، توفر نافذة فريدة على الظواهر الأكثر نشاطًا في الكون.

المختبر الجليدي

اختار الفيزيائيون أنتاركتيكا لمشروع IceCube نظرًا للخصائص الفريدة لجليدها الجليدي. يوضح عالم الفيزياء الفلكية كارلوس أرغويليس-ديلغادو: "لديك مزيج من مشكلتين صعبتين للغاية. أنت تبحث عن شيء نادر جدًا ينتج إشارات صغيرة جدًا، نسبيًا. أنت تريد بيئة شديدة التحكم ويمكن أن تنتج إشارة كبيرة بخلفية صغيرة."

يستخدم الكاشف وحدات بصرية رقمية (DOMs) يمكنها الكشف عن الفوتونات الفردية. عندما يتفاعل النيوترينو مع الجليد، فإنه ينتج توقيعًا ضوئيًا خافتًا يُعرف بإشعاع شيرينكوف، والذي تلتقطه وحدات DOMs. يتيح ذلك للعلماء تتبع أصل النيوترينو ودراسة خصائصه.

فهم النيوترينوات

النيوترينوات هي جسيمات أساسية، مما يعني أنه لا يمكن تقسيمها إلى مكونات أصغر. طبيعتها الغامضة ومشاركتها في مجالات فيزيائية مختلفة، من فيزياء الجسيمات إلى علم الكونيات، تجعلها موضوعًا للدراسة المكثفة. يلاحظ أرغويليس-ديلغادو: "عندما تحاول فهم شيء غامض، تنظر إليه من كل زاوية."

تفرد وتحديات IceCube

يزيد حجم IceCube الهائل، الذي يفوق التجارب النيوترينوية المختبرية النموذجية بمليون مرة، بشكل كبير من فرص الكشف عن هذه الأحداث النادرة. ومع ذلك، يمثل الموقع النائي في أنتاركتيكا تحديات لوجستية كبيرة. يجب شحن جميع المكونات وتركيبها بدقة بالغة، حيث يستحيل إجراء الإصلاحات بمجرد نشرها. تتضمن عملية التثبيت الحفر عميقًا في الجليد، باستخدام كل من المثاقب الميكانيكية ومثاقب الماء الساخن عالية الضغط، يليها وضع الكابلات والمستشعرات المتخصصة بعناية.

الترقيات والاكتشافات المستقبلية

من المقرر أن يخضع IceCube لترقيات تكنولوجية كبيرة، بما في ذلك تطوير IceCube-Gen2. تهدف هذه التحسينات إلى تحسين فهم الخصائص البصرية للجليد وتوسيع حساسية الكاشف. سيتم تركيب مستشعرات جديدة في الجزء الداخلي من الكاشف لقياس النيوترينوات ذات الطاقة المنخفضة بشكل أفضل، والتي تظهر ظواهر كمومية مثل تذبذب النكهة - وهو تغيير في نوع النيوترينو أثناء انتقالها.

تشمل أبرز الإنجازات من تشغيل IceCube على مدار 20 عامًا ما يلي:

اكتشاف النيوترينوات فائقة الطاقة في الكون.
أول صورة نيوترينو لمجرتنا على الإطلاق.
أدلة مهمة على نيوترينوات تاو عند مستويات طاقة عالية، مما يؤكد ميكانيكا الكم عبر مسافات شاسعة.

تطلعات مستقبلية

ستركز الأبحاث المستقبلية على فهم السلوك الكمي للنيوترينوات وكيف تكتسب كتلتها. يتوق العلماء أيضًا إلى استكشاف أنظمة الطاقة الأعلى للنيوترينوات، مما قد يكشف عن فيزياء جديدة تتجاوز الفهم الحالي. إن إمكانية حل هذه الألغاز، لا سيما تلك المتعلقة بآليات كتلة النيوترينو، يمكن أن تمثل اكتشافًا يستحق جائزة نوبل.

22-09-2025

الكويكب 2024 YR4: العلماء يقترحون تدميره لحماية القمر والأرض

كويكب، 2024 YR4، لديه فرصة بنسبة 4% للاصطدام بالقمر في عام 2032، مما دفع العلماء إلى التفكير في تدميره. تعرف على المخاطر والحلول المقترحة.