برای اولین بار دانشمندان در یک آزمایش علمی توانایی زمین در جذب نوترینوهای پرانرژی را اندازه گیری کردند. نوترینوها ذراتی بنیادی و خیلی کوچکتر از اتم هستند که در سرتاسر فضا پراکنده‌اند. در هر ثانیه تریلیون‌ها نوترینو با سرعتی نزدیک به سرعت نور از بدن ما عبور می‌کنند. این آزمایش بوسیله آشکارساز IceCube که دارای ۵۱۶۰ حسگر در یک کیلومترمربع از یخ خالص است و در نزدیکی قطب جنوب انجام شده است.
این دستاورد از این لحاظ مهم است که برای اولین بار نشان می‌دهد که نوترینوهای پرانرژی می‌توانند بوسیله چیزی جذب شوند. اولین آشکارسازی نوترینوهای پرانرژی در سال ۲۰۱۳ بوسیله IceCube انجام گرفت اما این سؤال که آیا هر ماده‌ای واقعا می‌تواند سفر نوترینوها در فضا را متوقف کند یا نه؟ بی جواب ماند. نوترینوهای با انرژی کمتر تقریبا از هر چیزی عبور می‌کنند اما انتظار این است که نوترینوهای پرانرژی متفاوت عمل کنند.
نتایج به دست آمده حاصل یک سال جمع آوری داده از حدود ۱۰۸۰۰ برهمکنش مرتبط با نوترینو است. این کشف جدید به درک عمیق ما از چگونگی عملکرد جهان کمک می‌کند. به گفته دانشمندان این نتایج به طور کامل با مدل استاندارد ذرات بنیادی منطبق هستند. مدل استاندارد فیزیک، موفق‌ترین نظریه‌ای است که ذرات بنیادی و برهمکنش‌های آن‌ها را توصیف می‌کند.
نوترینوها با پیدایش جهان شکل گرفتند و همچنان بوسیله ستارگان در فضا، خورشید و راکتورهای هسته‌ای روی زمین تولید می‌شوند. درک چگونگی برهمکنش نوترینوها نکته کلیدی در عملکرد IceCube است.
حسگرهای IceCube به طور مستقیم نوترینوها را مشاهده نمی‌کنند بلکه فلش‌های نور آبی که به عنوان تابش چرنکوف شناخته می‌شوند را اندازه‌گیری می‌کنند. تابش چرنکوف ناشی از برهمکنش‌های ذرات باردار و سریعی است که از برهمکنش نوترینو با یخ تولید شده‌اند. با بررسی الگوهای نوری این برهمکنش‌ها در داخل یا نزدیک آشکارساز، IceCube می‌تواند انرژی و جهت حرکت نوترینو را محاسبه کند. دانشمندان فهمیدند که احتمال رسیدن نوترینوهایی به آشکارساز کمتر است که مسیر بیشتری را از میان زمین عبور کنند.
انرژی بیشتر نوترینوهای انتخاب شده برای این مطالعه بیش از یک میلیون برابر انرژی نوترینوهای تولید شده توسط منابع شناخته شده مانند خورشید یا نیروگاه‌های هسته‌ای بودند. در این تحقیق همچنین تعداد کمی از نوترینوهای تولید شده در خارج از جو زمین استفاده شدند؛ نوترینوهایی که از شتابدهنده‌های کیهانی ناشناخته می‌آیند و شاید به سیاه‌چاله‌های با جرم فوق العاده زیاد مرتبط باشند.
دانشمندان در این آزمایش، علاوه بر اندازه گیری توان جذب نوترینو توسط زمین، به گسترش زمینه‌های دیگری در مورد نوترینو مانند ذرات بنیادی و ستاره‌شناسی و فیزیک هسته‌ای دست یافتند. همچنین ژئوفیزیکدانان هم به این نتایج توجه نشان می‌دهند چرا که از نوترینو برای تصویربرداری داخل زمین استفاده می‌کنند تا مرز بین هسته جامد داخلی زمین و هسته مایع خارجی آن را مشخص کنند.
حالا فیزیکدانان امیدوارند که این تحقیق را با داده‌های بیشتری در سال‌های آتی انجام دهند و با جستجوی نوترینوهای پرانرژی نشانه‌هایی از فیزیک جدید فراتر از مدل استاندارد بیابند.
۱ دیدگاه