ساخت بزرگترین ردیاب نوترینو دنیا توسط ژاپنی ها - مجله سرگرمی

به گزارش خبرنگاران و به نقل از نیچر، گزارش ها نشان می دهد دولت ژاپن میلیاردها ین بر روی این پروژه که هایپر کامیوکنده(Hyper-Kamiokande) نام دارد، سرمایه گذاری نموده است.

ردیاب های نوترینو(Neutrino detector) یک آشکارساز ویژه جهت مطالعه خواص نوترینوها هستند. نوترینو(neutrino) یک ذره بنیادی است که از نظر الکتریکی خنثی بوده و به ندرت وارد برهمکنش می گردد. از آنجایی که نوترینوها فقط توسط نیروی هسته ای ضعیف با دیگر ذرات بنیادی برهمکنش نشان می دهند، در نتیجه باید ردیاب های آن ها در ابعاد بزرگی ساخته شوند تا تعداد قابل توجهی از نوترینوها را ردیابی نمایند.

پروژه هایپرکامیوکنده 260 هزار تن آب فوق خالص(Ultrapure Water) را در خود نگه خواهد داشت که این مقدار بیش از پنج برابر مقدار موجود آب فوق خالص ردیاب نوترینو مشابه آن یعنی ردیاب سوپر کامیوکنده(Super-Kamiokande) است.

آب فوق خالص(Ultrapure Water) به آبی گفته می گردد که تا حد غیرمتداولی برابر معیارهای خاصی خالص سازی شده است. از این آب معمولاً در صنایع ساخت نیمه هادی ها استفاده می گردد.

این ردیاب جدید در داخل یک حفره زیرزمینی بزرگ که در کنار معدن کامیوکا شهر هایدا ژاپن حفر خواهد شد، ساخته می گردد. فیزیکدانان امیدوارند با ساخت این ردیاب بتوانند اطلاعات بسیاری درباره این ذرات به دست آورند.

اندازه بزرگ این ردیاب باعث می گردد تا بتواند تعداد بی سابقه ای از نوترینوهای فراوری شده توسط منابع مختلف از جمله پرتوهای کیهانی، خورشید، ابرنواخترها و پرتوهای مصنوعی فراوری شده توسط یک شتاب دهنده ذرات موجود را شناسایی کند. علاوه بر شناسایی نوترینو این ردیاب آب را به منظور واپاشی احتاقتصادی پروتون ها در هسته های اتمی مورد نظارت و آنالیز قرار خواهد داد که اگر بتواند چنین موضوعی را شناسایی کند، یک کشف انقلابی خواهد بود.

اگرچه دولت ژاپن هنوز بیانیه رسمی در خصوص تأیید این موضوع ارائه نداده است اما چندین دانشمند به مجله نیچر گفته اند که دولت ژاپن 3.5 میلیارد ین(32 میلیون دلار) را برای ساخت و ساز این پروژه به عنوان بخشی از بودجه تکمیلی برای سال اقتصادی فعلی تصویب نموده است و بودجه باید در مجلس تصویب گردد. این فیزیکدانان ژاپنی می گویند که احتمالاً این اتفاق در ماه آینده رخ خواهد داد.

موساتو شیئوزاوا(Masato Shiozawa) فیزیکدان نوترینو دانشگاه توکیو و رهبر این پروژه می گوید ساخت ردیاب مذکور 64.9 میلیارد ین یا حدود 600 میلیون دلار هزینه خواهد داشت. 7.3 میلیارد ین اضافی برای ارتقاء شتابدهنده J-PARC - که در منطقه توکای ژاپن واقع شده است، مورد احتیاج خواهد بود.

ژاپن حدود 75 درصد از کل بودجه پروژه را تأمین می نماید و مابقی آن توسط شرکای بین المللی تأمین می گردد.

به گفته فرانسسکا دی لودوویکا(Francesca Di Lodovico) فیزیکدان کالج سلطنتی لندن و یکی از رهبران پروژه هایپر کامیوکنده چندین کشور دیگر از جمله انگلستان و کانادا در این پروژه شرکت خواهند کرد، اگرچه هنوز مقدار یاری های اقتصادی آنها اعلام نشده است.

هایپر کامیوکنده از یک مخزن طبل مانند به طول 71 متر و 68 متر عرض تشکیل شده است. برای جلوگیری از ارتعاشات مزاحم آشکارساز موج گرانشی KAGRA ، که قرار است شروع به کار کند ، سالنی برای مخزن با خطرات انفجاری در محلی در 8 کیلومتری از امکانات موجود کامیوکا حفر می گردد. محل کامیوکا چند دهه پیش به دلیل امکانات معدنی موجود و کیفیت بالای سنگ و همچنین تامین فراوان آب شیرین انتخاب شده است.

مانند سوپر کامیوکنده، مخزن آب داخل هایپر کامیوکنده با آشکارسازهای حساس نوری به نام افزاینده فوتوالکتریک(photomultipliers) پوشیده خواهد شد.

افزاینده فوتوالکتریک یا PMT از خانواده لامپ های خلا هستند و می توانند نور مرئی ماورا بنفش و فرکانس های نزدیک مادون قرمز را آشکارسازی نمایند. این آشکارسازها می توانند نور تابشی را تا صد برابر تقویت نمایند. در صورت برخورد یک نوترینو با اتم موجود در آب، برق گرفتگی های ضعیف ساطع می گردد و باعث می گردد ذره بار شده با سرعت زیاد شلیک گردد. هایپر کامیوکنده یکی از سه آزمایش نوترینوی نسل بعدی خواهد بود که در دهه های 2020 شروع می گردد. سایر آزمایش ها شامل Underground Neutrino Experiment یا (DUNE) ایالات متحده آمریکا در سال 2025 و آزمایش Jiangmen Underground Neutrino Observatory یا (JUNO) چین در سال 2021 خواهد بود که پیش بینی می گردد جمع آوری داده ها از سال 2021 شروع گردد.

تاکاکی کجیتا(Takaaki Kajita) فیزیکدان دانشگاه توکیو در یک کنفرانسی که 16 دسامبر برگزار گردید، گفت: فیزیکدانان نوترینو از شروع پروژه هایپر کامیوکنده هیجان زده هستند زیرا توسط آن قادر خواهند بود تفاوت های رفتاری نوترینوها و همتایان ضد ماده آنها یعنی ضدنوترینوها(antineutrinos) را مطالعه و آنالیز نمایند. چنین عدم تقارنی می تواند به شرح این امر بپردازد که چرا دنیا حاوی ماده و مقادیر کمی ضد ماده است.

تاکاکی کجیتا در سال 2015 جایزه نوبل فیزیک را به دلیل کشف مشترک نوسانات نوترینو با استفاده از ردیاب سوپر کامیوکنده برنده شد.

سوپر کامیوکنده قبلاً نکات مربوط به این اختلافات رفتاری را شناسایی نموده است، اما ردیاب های هایپر کامیوکنده و DUNE باید با استفاده از دو روش مختلف بتوانند آن را با دقت بالا اندازه گیری نمایند.

ردیاب DUNE از آرگون مایع به جای آب استفاده خواهد نمود که این موضوع اطلاعات مهم و جامعی را در اختیار دانمشندان قرار می دهد.

ماسایوکی ناکاهاتا(Masayuki Nakahata) فیزیکدان دانشگاه توکیو و سخنگوی سوپر کامیوکنده گفت: بزرگترین کشفی که امیدوارم هایپر کامیوکنده انجام دهد می تواند درباره واپاشی پروتون باشد.

واپاشی پروتون(Proton decay) یک واپاشی هسته ای فرضی است که طی آن یک پروتون به یک پیون خنثی و یک پوزیترون تقسیم می گردد.

از آنجا که هایپر کامیوکنده بر حجم بسیار بیشتری از آب نسبت به سوپر کامیوکنده نظارت می نماید، شانس بالاتری برای دیدن واپاشی پروتون ها خواهد داشت. اگر ردیاب مذکور این پدیده را تشخیص ندهد، حد متوسط عمر پروتون 10 برابر می گردد.

rezaruigari.ir: مجله رویگری، مجله سینما و هنر هفتم

mfiroozi.ir: مجله فیروزی، مجله خبری تحلیلی

silverseven.ir: سیلور 7 | مجله فناوری های رایانه ای، علوم کامپیوتری