قبل از مطالعه ی این مطلب،
اگر اطلاعات بیشتری راجع به "ابرنواختر" میخواهید، این لینک را بخوانید==> ابرنو اختر چیست؟
ابرنواخترها منبع عظیم تولید نوترینوها
در 23 فوریه 1987
ابرنواختر عظیمی در یكی از كهكشانهای راه شیری فوران كرد. اخترشناسانی كه
آن موقع این حادثه تاریخی را مورد بررسی قرار میدادند، این پرسش را نیز
مطرح میكردند كه از بابت این فوران عظیم تا چه میزان نوترینو تولید و
روانه زمین شده است؟ دانشمندان تخمین زدند در عرض تنها 15 ثانیه حجم عظیمی
از این ذرات روانه زمین شده است. دانشمندانی كه در تاسیسات زیرزمینی
پیشرفته آمریكا و ژاپن این رویداد را زیر نظر داشتند از ردیابی این حجم
عظیم در زمین خبر دادند.
اكنون فیزیك اخترشناسان
به این نتیجه رسیده بودند كه سقوط جاذبهای یك ابرنواختر میتواند منبع
عظیمی از تولید نوترینوها باشد. در این میان باید به نكتهای ظریف توجه
كرد و آن اینكه نور فلش مانندی كه از بابت سقوط جاذبهای یك ابرنواختر
دیده میشود، تنها بخش بسیار كوچكی از رویداد عظیم كیهانی است كه در آن
نقطه از عالم روی داده است. دانشمندان با محاسبه شمار نوترینوهایی كه در
آن روز تاریخی ردیابی كردند و همچنین اطلاعاتی كه درخصوص فاصله آن
ابرنواختر از زمین داشتند، توانستند محاسباتی درخصوص ویژگیهای مربوط به
این ذرات و از جمله میزان انرژی نهفته در آنها انجام دهند. این محاسبات
نشان داد كه نظریه ابرنواخترهای صحیح بوده است، یعنی زمانی كه ستارگان در
خود فرو میریزند حجم عظیمی از ذرات نوترینو را از خود رها میكنند. این
عدد بسیار بزرگ است یعنی 10 به توان 59 یا به عبارتی دیگر عدد یك و 9 صفر
كه در مقابل آن قرار میگیرد. اگر بخواهیم این عدد را بخوانیم باید
بگوییم: 100 میلیارد تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون نوترینو! بدیهی است
كه تصور كنیم این حجم عظیم از ذرات نوترینو میزان انرژی عظیمی نیز در خود
نهفته دارند. پس از انجام این محاسبات تاریخی بود كه فیزیك اخترشناسان بر
آن شدند تا نگاه دقیقتری روی ابرنواخترها داشته باشند.
اما در حالی كه مخازن
آبی قرار گرفته در عمق زمین ابتكار عمل خوب و موثری برای شكار نوترینوها
به شمار میآید، باید برای شكار دستههای بزرگتر، تور وسیعتری نیز پهن
كرد. در اینجا صحبت از نوترینوهایی است كه از فواصل بسیار دور كیهانی به
زمین میرسند. بزرگترین تور شكار نوترینویی كه تاكنون ساخته شده همان Ice
Cube راهاندازی شده در قطب جنوب است. این پروژه بزرگ فاصله چندانی تا
تكمیل شدن ندارد. البته در اینجا برای اینكه نوترینوها را به دام
بیندازند نه از آب بلكه از یخ استفاده میكنند. البته بدیهی است كه
استفاده از یخ در قطب جنوب همانقدر ساده است كه خواستن از دانشمندان برای
تولید یخ و نگاه داشتن آن در دمای مورد نظر برای مدت طولانی و آن هم در
حجم بالا در خانه كاری دشوار است. دقیقا به همین خاطر بوده است كه این
پروژه بزرگ در قطب جنوب آغاز شده است. قرنهای طولانی است كه در قطب جنوب
برف میبارد. این حجم عظیم برف در لایههای زیرین یخی این منطقه فشار
خیرهكنندهای تولید كرده است كه در زیر آن تمامی حبابهای هوا، له
شدهاند. دانشمندان از صدها حسگر در عمق یخهای به كار گرفته شده در پروژه
Ice Cube استفاده میكنند. اكنون كه این گزارش را میخوانید تنها چند روز
از قرار گرفتن آخرین سری این حسگرها در دل یخهای مورد نظر گذشته است. در
دنیای فیزیك اتفاقات بسیار خاصی نیز روی میدهد كه یكی از آنها در این
پروژه دیده میشود. برخورد نوترینوها به یك اتم یخ موجب تولید ذره دیگری
به نام muon میشود. این ذرات نور آبی تولید میكنند كه به وسیله حسگرهای
نوری ثبت میشوند و از آنجا كه یخ كاملا شفاف و خالص است، پرتوهای نور آبی
میتوانند بیآن كه افت رنگ پیدا كنند تا صدها متر در دل یخ نفوذ كنند.
مشكلی كه در اینجا وجود
دارد و درخصوص نوترینوهایی كه از رویدادهای بسیار دور دست كیهانی تولید و
روانه زمین میشوند نیز دیده میشود، این است كه muonها زمانی تولید
میشوند كه پرتوهای كیهانی با اتمهای اتمسفریك زمین برخورد میكنند، اما
ازآنجاكه نوترینوها تنها ذرات شناخته شدهای هستند كه میتوانند از زمین
نیز عبور كنند، پروژه Ice Cube میتواند از زمین به عنوان فیلتر استفاده
كند.
دانشمندان دریافتهاند
شدت نوترینوهایی كه از سایر ستارگان تولید میشود در مقایسه با
نوترینوهایی كه از خورشید تولید و روانه زمین میشوند همچون شب پرستاره در
برابر روز است. شكار نوترینوهایی كه از خورشید به زمین میرسند كار بسیار
دشواری است چه برسد به نوترینوهایی كه از عمق كیهان راهی زمین میشوند.
برای این دسته اخیر به تورهای بزرگ شكار نیاز است و پروژه Ice Cube همان
تور بزرگ مورد نظر دانشمندان است. پروژه Ice Cube به ما كمك خواهد كرد تا
چیزهایی را در عالم ببینیم كه در روز روشن قابل رویت نیستند. همچنین
اطلاعات ارزشمندی درخصوص امواج الكترومغناطیسی در اختیار ما قرار میدهد.
پس از همین حالا پرسشهایی را كه دانشمندان به دنبال دستیابی به پاسخ آنها
درخصوص دنیای نوترینوها هستند باید با استفاده از نتایج تحقیقات صورت
گرفته در پروژه Ice Cube حل شده تصور كرد، اما فقط یك امای كوچك دارد؛ تا
یك دهه دیگر باید صبر كرد.
و در ادامه خواهید خواند: "Ice Cube چگونه كار میكند؟"