مشروع «DUNE» سيُطلق حزمة نيوترينوات عبر باطن الأرض لمسافة 1300 كيلومتر لرصد تغيّرها

يتواصل إنشاء مشروع «تجربة النيوترينو العميقة تحت الأرض» (DUNE) في منشأة سانفورد للأبحاث تحت الأرض بولاية ساوث داكوتا الأميركية، حيث ستُرسل حزمة من النيوترينوات عبر باطن الأرض لمسافة تقارب 1300 كيلومتر، بهدف رصد التغيرات التي تطرأ على هذه الجسيمات أثناء رحلتها.

ويُنفَّذ المشروع بالتعاون بين مختبر فيرميلاب، والمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية «سيرن» (CERN)، ومنشأة سانفورد للأبحاث تحت الأرض (SURF). وتعتمد التجربة على كواشف ضخمة ستبحث في سلوك النيوترينوات، وهي جسيمات شبه عديمة الكتلة ولا تتفاعل مع المادة إلا نادرًا، لذلك تُعرف أحيانًا باسم «الجسيمات الشبحية».

وعلى الرغم من مرور مليارات النيوترينوات عبر جسم الإنسان كل ثانية، فإنها لا تترك تقريبًا أي أثر. وقد يساعد فهم سلوك هذه الجسيمات دون الذرية في إلقاء الضوء على العمليات الكونية التي أعقبت الانفجار العظيم.

17 ألف طن من الأرجون السائل

ستُقام الكواشف على عمق 1478 مترًا تحت الأرض في منشأة سانفورد بساوث داكوتا، وستستخدم نحو 17 ألف طن من الأرجون السائل لالتقاط تفاعلات النيوترينوات. ولكي يبقى الأرجون في حالته السائلة، يجب الحفاظ على درجة الحرارة عند نحو 184 درجة مئوية تحت الصفر.

وسيُنتَج شعاع كثيف من النيوترينوات في منشآت فيرميلاب بولاية إلينوي، ثم يُرسل عبر باطن الأرض لمسافة تقارب 1300 كيلومتر حتى يصل إلى كواشف ساوث داكوتا. ومن خلال الكواشف الموجودة عند نقطتي الإطلاق والوصول، سيتمكن العلماء من رصد التغيرات التي تطرأ على الجسيمات خلال رحلتها الطويلة، بما في ذلك ظاهرة التذبذب.

بدء إرسال الجسيمات مستهدف في 2031

تستهدف الخطة إتمام أول كواشف الأرجون السائل بحلول عام 2030، على أن تُرسل أول دفعة من الجسيمات في عام 2031.

ويتولى «سيرن» تصميم وبناء وتركيب خزانين عملاقين مبردين، يبلغ حجم كل منهما تقريبًا حجم مبنى سكني؛ إذ يصل طول الخزان إلى 65.8 مترًا، وعرضه إلى 18.9 مترًا، وارتفاعه إلى 18.3 مترًا. كما يوفر المركز 6200 طن من الفولاذ اللازم لإنشاء الخزانين.

وتكتسب مشاركة «سيرن» أهمية خاصة، لأن المشروع يمثل أول مشروع علمي بهذا الحجم ينفذه المركز خارج أوروبا. وعند اكتماله، سيجمع مشروع DUNE أكثر من 1500 فيزيائي وباحث من مختلف أنحاء العالم، لدراسة سلوك النيوترينوات والعمليات الكونية التي أعقبت الانفجار العظيم.

ويأمل العلماء أن تساعد نتائج التجربة في اختبار حدود «النموذج المعياري»، وهو الإطار الذي يفسر عمل الجسيمات والقوى الأساسية، وأن تفتح الطريق أمام مرحلة جديدة في فهم البنية الأساسية للكون.

المصدر: Sözcü