بزرگترین رصدخانه زیرآبی جهان برای کشف منشا پرتوهای کیهانی

دانشمندان چینی در حال طراحی یک رصدخانه زیرآبی برای پایش اعماق دریاها و دریاچه‌ها هستند. این رصدخانه غول‌پیکر با هدف اکتشاف نوترینوها، یکی از فراوان‌ترین ذرات جهان، ساخته خواهد شد؛ ذراتی که ظاهرا خارج از منظومه شمسی تولید می‌شوند.

چن مینگجون (Chen Mingjun)، محقق ارشد این پروژه تحت نظر آکادمی علوم چین (CAS)، می‌گوید: «تاسیسات این رصدخانه با حجم حدودا ۳۰ کیلومتر مکعب، در عمق بیش از یک کیلومتری زیر آب می‌رود و به شناسایی نوترینوهای پرانرژی می‌پردازد.» به گفته مینگجون، رصد نوترینوها به حل یک معمای علمی صد ساله در مورد منشا پرتوهای کیهانی کمک خواهد کرد.

وی درباره علت استقرار رصدخانه در عمق حداقل یک کیلومتری دریا می‌گوید: «نور خورشید به چنین عمقی نفوذ نمی‌کند و چون در آنجا امکان انجام فتوسنتز وجود ندارد، ماهی یا میکروارگانیسمی نیز یافت نمی‌شود؛ در نتیجه به دلیل وجود آب تمیز، احتمال تشخیص نوترینوها افزایش می‌یابد.»

در همین رابطه بخوانید: دانشمندان در اندیشه ساخت رصدخانه امواج گرانشی روی ماه

نحوه کشف منشا پرتوهای کیهانی

در اوایل دهه ۱۹۰۰ دانشمندان دریافتند که زمین به طور مداوم توسط ذرات پرانرژی با منشا فضای بیرونی زمین یا همان پرتوهای کیهانی بمباران می‌شود. در سال ۲۰۲۱ رصدخانه بزرگ LHAASO چین تعداد ۱۲ منبع پرتوی گاما را شناسایی کرد که گمان می‌رود از همان منابع پرتوهای کیهانی می‌آیند.

به گفته مینگجون، یک فرضیه رایج این است که نوترینوهای پرانرژی و پرتوهای گاما به صورت همزمان و از پرتوهای کیهانی پرانرژی تولید می‌شوند. این دانشمند چینی اظهار می‌کند: «اگر بتوانیم این دو ذره را تشخیص دهیم، قادر به کشف منشا پرتوهای کیهانی خواهیم بود.»

نوترینوها هنگام عبور از آب با هسته اتم برخورد کرده و ذرات ثانویه تولید می‌کنند؛ در نتیجه سیگنال‌های نوری منتشر می‌شود که می‌توانند توسط آشکارسازهای زیر آب پایش شوند. مینگجون ادامه می‌دهد: «آشکارساز این پروژه بسیار بزرگتر از پروژه‌های مشابه پیشین خواهد بود و شامل بیش از ۵۵ هزار ماژول نوری می‌شود.»

تیم پژوهشی اخیرا اولین آزمایش سامانه آشکارساز را در عمق ۱۸۰۰ متری زیر آب به پایان رسانده است. مینگجون چالش‌های فعلی تیمش را توسعه آشکارسازها به صورت ضد آب و همچنین هزینه‌های بالای تجهیزات و عملیات زیر آب می‌داند. گفتنی است رصدخانه‌های مشابه فعلی که برای تشخیص نوترینوها زیر آب فعالیت می‌کنند، دارای ابعادی بسیار کوچک‌تر از نمونه چینی و در حدود ۰.۵ کیلومتر مکعب هستند.