اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
وجد علماء الفلك الذين يستخدمون شبكة عملاقة من أجهزة الاستشعار ، التي لا تزال قيد الإنشاء في أسفل البحر الأبيض المتوسط ، أن “جسيم الأشباح” الكوني الأعلى على الإطلاق.
إن النيوترينو ، كما هو معروف رسميًا ، أكثر حيوية 30 مرة من أي من المئات من النيوتريونات التي تم اكتشافها مسبقًا.
غالبًا ما يشار إلى هذه الجزيئات الصغيرة ذات الطاقة العالية من الفضاء على أنها “شبحية” لأنها متقلبة للغاية ، أو تبخير ، ويمكن أن تمر عبر أي نوع من المواد دون تغيير. النيوتريونات ، التي تصل إلى الأرض من أقصى حدود الكون ، ليس لها كتلة تقريبًا. تنتقل الجسيمات عبر البيئات الأكثر تطرفًا ، بما في ذلك النجوم والكواكب والمجرات بأكملها ، ومع ذلك يبقى هيكلها سليما.
تم نشر تحليل للنيوترينو الذي تأليفه تعاون KM3NET ، والذي يضم أكثر من 360 عالمًا من جميع أنحاء العالم ، يوم الأربعاء في مجلة Nature.
وقالت روزا كونغليون ، المؤلف المشارك في الدراسة ، “النيوتريونات … هم رسلون كونيون خاصون ، مما يجلب لنا معلومات فريدة عن الآليات التي تنطوي عليها أكثر الظواهر النشطة والسماح لنا باستكشاف أبعد وصول الكون في إنفن إنفن إنفن إنفستورت. للفيزياء النووية ، في بيان.
بلغت طاقة النيوترينو التي تحطم الرقم القياسي ، والتي تسمى KM3-230213A ، 220 مليون مليار فولت الإلكترون. هذه الكمية المذهلة تجعلها أقوى حوالي 30،000 مرة من ما هو مسرع جسيمات مصادم هادرون الكبير في المنظمة الأوروبية للبحوث النووية (CERN) بالقرب من جنيف ، سويسرا – المعروفة بجزيئات الشحن الفائقة لسرعة الضوء تقريبًا – وفقًا لما قاله ، وفقًا لـ مؤلفو الدراسة.
وقال الدكتور براد ك. . “كان لدى هذا النيوترينو الصغير الكثير من الطاقة مثل الطاقة التي يتم إصدارها عن طريق تقسيم مليار من ذرات اليورانيوم … وهو رقم محير للعقل عندما نقارن طاقات مفاعلات الانشطار النووي مع هذا النيوترينو الأثيري واحد.”
يوفر الجسيم بعضًا من الأدلة الأولى على أنه يمكن إنشاء مثل هذه النيوتريونات النشطة للغاية في الكون. يعتقد الفريق أن النيوترينو جاء من وراء جرة درب التبانة ، لكنهم لم يحددوا بعد نقطة أصلها الدقيقة ، والتي تثير مسألة ما خلق النيوترينو وأرسله على الطيران عبر الكون في المقام الأول – ربما بيئة متطرفة مثل هذا كثقب الأسود الفائق ، انفجرت جاما راي أو بقايا سوبرنوفا.
The groundbreaking detection is opening up a new chapter of neutrino astronomy, as well as a new observational window into the universe, said study coauthor Paschal Coyle, KM3NeT spokesperson and researcher at the Centre National de la Recherche Scientifique – Centre de Physique des Particules de Marseille في فرنسا.
وقال كويل: “لقد بدأت KM3net في التحقيق في مجموعة من الطاقة والحساسية حيث قد تنشأ النيوتريونات المكتشفة من الظواهر الفيزيائية الفلكية الشديدة”.
تتكون كل وحدة اكتشاف من تلسكوب نيوترينو المكعب ، أو KM3NET ، من وحدات بصرية رقمية متعددة. – km3net
ضوء في المحيط
من الصعب اكتشاف النيوتريونات لأنها لا تتفاعل غالبًا مع محيطها – لكنها تتفاعل مع الجليد والماء. عندما تتفاعل النيوتريونات مباشرة مع أجهزة الكشف ، فإنها تشع ضوءًا مزرقًا يمكن التقاطه بواسطة شبكة قريبة من أجهزة الاستشعار البصرية الرقمية المضمنة في الجليد أو العائمة في الماء.
على سبيل المثال ، يشتمل مرصد Icecube Neutrino في القطب الجنوبي على شبكة تضم أكثر من 5000 مستشعر مضمن في الجليد في أنتاركتيكا. يعمل الكاشف منذ عام 2011 ، واكتشف مئات النيوتريونات. تمكن العلماء من تتبع بعضهم إلى مصادرهم الكونية ، مثل البلازار أو النواة المشرقة للمجرات النشطة.
تصور فريق دولي فكرة وجود شبكة من أجهزة الكشف في أوائل عام 2010 – المعروفة باسم تلسكوب نيوترينو المكعب ، أو KM3NET – والتي قد تكون قادرة على التقاط النيوتريونات في أعماق المحيط. بدأ تركيب الشبكة في عام 2015.
قام KM3NET بإجراء اكتشاف قياسي في 13 فبراير 2023 ، عندما أشعل الجسيم أحد كاشفاته. تقع ARCA ، أو أبحاث الجسيمات الفلكية مع الكونيات في الهاوية ، على عمق 11319 قدمًا (3450 مترًا) ، في حين أن ORCA ، أو أبحاث التذبذب مع الكونيات في الهاوية ، على عمق 8،038 قدمًا (2450 مترًا) في القاع. من البحر الأبيض المتوسط.
تم تصميم كاشف ARCA ، قبالة الساحل الصقلي بالقرب من Capo Passero ، إيطاليا ، لالتقاط النيوتريونات عالية الطاقة ، في حين تم تخصيص Orca ، بالقرب من Toulon في جنوب شرق فرنسا ، للبحث عن نيوترونات منخفضة الطاقة.
يظل KM3NET ، الذي يتضمن شبكة من أجهزة الاستشعار المرتكزة على قاع البحر ، قيد الإنشاء. وقال مؤلفو الدراسة إن كمية كافية من الكاشفات كانت في مكانها لالتقاط النيوترينو عالي الطاقة.
كان كاشف ARCA يعمل مع 10 ٪ فقط من مكوناته المخطط لها في مكانه عندما تتبع الجسيم مسارًا أفقيًا تقريبًا عبر التلسكوب بأكمله ، مما أدى إلى إخراج الإشارات في أكثر من ثلث المستشعرات النشطة. سجل الكاشف أكثر من 28000 فوتونات من الضوء الناتج عن الجسيم المشحون.
أصول غامضة وقوية
إذا تم تحويل الطاقة داخل النيوترينو لفهمنا للأشياء اليومية ، فستصل إلى 0.04 joules ، أو أن طاقة كرة بينج بونج انخفضت من ارتفاع 3.28 قدم (متر واحد). منسق KM3NET والأستاذ في المعهد الوطني الهولندي للفيزياء دون الذرية ، أو نيكيف ، وجامعة أمستردام في هولندا.
وقال إن هذا المبلغ يمكن أن يشغل ضوء LED صغير لحوالي ثانية واحدة.
“لذلك ليس كمية كبيرة من الطاقة للكائنات اليومية ، ولكن حقيقة أن مثل هذا التشبيه مع العالم كل يوم ممكن هو أمر رائع في حد ذاته. قال Heijboer في رسالة بالبريد الإلكتروني: “تم احتواء كل هذه الطاقة في جسيم أولي واحد”.
تمتلئ كل وحدة اكتشاف كبيرة بـ 18 وحدة بصرية كروية ، شوهدت قبل تعبئتها معًا. – ماركو كران/km3net
على مقياس الجسيمات ، اعتبر النيوترينو فائقة النيابة ، مع حوالي 1 مليار مرة 100 مليون مرة طاقة الفوتونات الخفيفة المرئية ، وفقا لمؤلفي الدراسة.
يتيح اكتشاف النيوتريونات على الأرض للباحثين تتبعهم إلى مصادرهم. إن فهم من أين تأتي هذه الجسيمات يمكن أن يكشف المزيد عن أصل الأشعة الكونية الغامضة ، الذي يعتقد منذ فترة طويلة أنه المصدر الرئيسي للنيوتريونات عندما تضرب الأشعة الغلاف الجوي للأرض.
الجزيئات الأكثر نشاطا في الكون ، والأشعة الكونية قصف الأرض من الفضاء. تتكون هذه الأشعة في الغالب من البروتونات أو النوى الذرية ، ويتم إطلاق العنان لها في جميع أنحاء الكون لأن كل ما ينتجها هو مسرع جسيمات قوي لدرجة أنه يقزم قدرات مصادم هادرون الكبير. يمكن للنيوترينيو إبلاغ علماء الفلك عن المكان الذي تأتي منه الأشعة الكونية وما الذي يطلقهم عبر الكون.
يعتقد الباحثون أن شيئًا قويًا أطلق العنان للنيوترينو الذي تم العثور عليه حديثًا ، مثل انفجار أشعة جاما أو تفاعل الأشعة الكونية مع فوتونات من خلفية الميكروويف الكونية ، والتي هي بقايا الإشعاع من الضجة الكبيرة قبل 13.8 مليار سنة.
خلال الدراسة ، حدد المؤلفون أيضًا 12 من البلازار المحتملة التي قد تكون مسؤولة عن إنشاء النيوترينو. تتوافق البلازارات مع الاتجاه المقدر الذي تم نقل الجسيمات منه ، استنادًا إلى البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة الكشف والبيانات المرجعية المتقاطعة من أشعة الغاما والأشعة السينية والتلسكوبات الراديوية. ولكن هناك حاجة إلى مزيد من البحث.
تم نشر وحدات اكتشاف متعددة لتلسكوب نيوترينو المكعب ، أو KM3NET ، في قاع البحر الأبيض المتوسط في السنوات الأخيرة للمساعدة في البحث عن النيوتريونات. – km3net
وقال Erik K. Blaufuss ، عالم الأبحاث وعالم الأبحاث: “تفشل العديد من اكتشافات الكونية-Neutrino في إظهار ارتباطات قوية مع الأشياء الفهرسة ، وربما تشير إلى مجموعات المصدر البعيدة عن الأرض ، أو التلميح إلى نوع من الأشياء الفيزيائية الفلكية التي لم يتم اكتشافها بعد ذلك.” عالم الفيزياء الفلكية في قسم الفيزياء بجامعة ماريلاند ، كوليدج بارك ، في مقال مصاحب. لم يشارك Blaufuss في الدراسة.
وقال: “على الرغم من أن الفهم الكامل لأصول هذا الحدث سيستغرق وقتًا ، إلا أنه يظل رسالة ترحيب غير عادية لـ KM3Net”.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com