الولايات المتحدة تبدأ تشييد تجربة نيوترينو عملاقة للبحث عن سبب تفوق المادة على المادة المضادة

بدأت الولايات المتحدة تشييد واحدة من أضخم تجارب النيوترينو في العالم، داخل منشأة تقع على عمق نحو 1.5 كيلومتر تحت الأرض، بهدف الإجابة عن أسئلة أساسية حول نشأة الكون والسبب الذي جعل المادة أكثر وفرة من المادة المضادة بعد الانفجار العظيم.

وتحمل التجربة اسم «ديون» (DUNE)، وتُقام في منشأة سانفورد للأبحاث تحت الأرض بولاية ساوث داكوتا، حيث ستُركّب كواشف عملاقة على عمق يقارب 1,478 مترًا. وستعتمد هذه الكواشف على 17 ألف طن من الأرجون السائل، الذي يتطلب إبقاء درجة حرارته عند نحو 184 درجة مئوية تحت الصفر.

حزمة نيوترينو ستقطع 1,300 كيلومتر

النيوترينوات جسيمات دون ذرية لا تحمل شحنة كهربائية، وتملك كتلة صغيرة للغاية. وبسبب ضعف تفاعلها مع المادة، تستطيع قطع مسافات تعادل سنوات ضوئية من دون الاصطدام بجسيمات أخرى. ويجعل ذلك رصدها صعبًا، لكنه يمنح العلماء وسيلة لدراسة العمليات التي تجري في المناطق البعيدة من الكون وفي مراكز النجوم.

وسيركز الباحثون على انتقال النيوترينوات بين أنواعها المختلفة، وعلى السلوك المرتبط بكتلتها. وقد تساعد النتائج في تفسير سبب تفوق المادة على المادة المضادة عقب الانفجار العظيم، كما يمكن أن تسهم في تطوير «النموذج المعياري»، وهو الإطار الأساسي الذي يفسر مكونات فيزياء الجسيمات وتفاعلاتها.

وينص المشروع على إنتاج حزمة من النيوترينوات في مختبر فيرميلاب، ثم إرسالها لمسافة تقارب 1,300 كيلومتر حتى تصل إلى الكواشف الموجودة تحت الأرض في ساوث داكوتا. كما سيُنشأ كاشف ثانٍ في فيرميلاب لقياس خصائص الجسيمات لحظة انطلاقها، بما يسمح بمقارنة حالتها في نقطتي القياس ومعرفة التغيرات التي تطرأ عليها أثناء الرحلة.

منشآت ضخمة ومساهمة من «سيرن»

تشارك المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية «سيرن» في المشروع، الذي يُعد من أكبر المشاريع العلمية التي تسهم فيها خارج أوروبا. وتتولى المنظمة أدوارًا متعددة، تشمل تصميم خزانات التبريد العملاقة وبناءها، إلى جانب التخطيط اللوجستي وتركيبها، مستفيدة من خبرتها الطويلة في فيزياء الجسيمات ومساهمتها السابقة في تطوير الكاشف التجريبي الأولي «بروتو ديون» (ProtoDUNE).

ويبلغ طول كل خزان من خزاني التبريد الجاري تشييدهما نحو 65.8 مترًا، فيما يصل عرضه إلى 18.9 مترًا وارتفاعه إلى 18.3 مترًا. وسيُستخدم في بناء الهيكلين ما مجموعه 2,600 عارضة فولاذية، فيما توفر «سيرن» للمشروع 6,200 طن من الفولاذ اللازم لتصنيع هذه العوارض.

تمثل مشاركة «سيرن» أيضًا محطة مهمة في تاريخ المنظمة، إذ تُعد هذه أول مرة تقدم فيها مساهمة بهذا الحجم في مشروع علمي يُنفذ خارج أوروبا.

بدء التشغيل في العقد المقبل

تخطط الجهات المشرفة لإنجاز أول كواشف الأرجون السائل بحلول عام 2030، على أن تصل أول حزمة نيوترينو يرسلها فيرميلاب إلى الكواشف الواقعة تحت الأرض في عام 2031.

وعند اكتماله، سيجمع مشروع «ديون» أكثر من 1,500 باحث ضمن مركز علمي دولي. ومن المنتظر أن تساعد نتائجه في توضيح مسائل لا تزال غير محسومة في فيزياء الجسيمات، وفي مقدمتها كتلة النيوترينوات وطبيعة انتقالها بين أنواعها المختلفة.

المصدر: donanimhaber