علماء صينيون يبحثون إمكانية بناء تلسكوب تحت الماء لرصد الأشعة الكونية

وكالة أنباء شينخوا-

مقالة خاصة: 

يعمل علماء صينيون على مخطط لتلسكوب عملاق لرصد النيوترينوات، أحد أكثر الجسيمات وفرة في الكون، من أعماق البحار أو البحيرات.

وقال تشن مينغ جيون، كبير باحثي المشروع في معهد فيزياء الطاقة العالية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، إن المنشأة مصممة ليكون حجمها حوالي 30 كيلومترا مكعبا، وستغمر على عمق يزيد على كيلومتر واحد.

واستطرد تشن أن الهدف من بناء مثل هذا التلسكوب تحت الماء هو رصد النيوترينوات العالية الطاقة، حيث يعتقد أن هذه الجسيمات تنتج خارج النظام الشمسي. لذا فإن رصد النيوترينوات التي تمر عبر التلسكوب سيساهم في حل لغز علمي عمره قرن من الزمان لأصل الأشعة الكونية.

وفي أوائل القرن العشرين، اكتشف العلماء أن الأرض تتعرض لقصف مستمر من جسيمات نشطة من الفضاء الخارجي، والتي تسمى الأشعة الكونية. ورصد مرصد التيار الهوائي المرتفع الكبير في جبال هضبة تشينغهاي-التبت بالصين 12 مصدرا لأشعة غاما في عام 2021، ويعتقد أنها تأتي من نفس مصادر الأشعة الكونية.

في هذا السياق؛ قال تشن إن إحدى الفرضيات الشائعة هي أنه من المحتمل أن تكون النيوترينوات العالية الطاقة وأشعة غاما تنتج في وقت واحد عندما تنشأ الأشعة الكونية العالية الطاقة.

وقال تشن: “إذا تمكنا من رصد الجسيمين معا، فسنتمكن من تحديد أصل الأشعة الكونية”.

عند المرور عبر الماء، تصطدم النيوترينوات بالنواة الذرية وتنتج جسيمات ثانوية، تنبعث منها إشارات ضوئية يمكن التقاطها بواسطة أجهزة الرصد تحت الماء.

هذا وقد ألمحت بعض الدراسات إلى هذا الاحتمال بالفعل، ويعتقد تشن أن رصد النيوترينو يمكن أن يتتبع أصل هذا الإشعاع الفضائي الغامض.

وعن سبب بناء العلماء للتلسكوب في أعماق المياه، قال تشن إنه من بعد كيلومتر واحد تحت الماء، لا يخترق ضوء الشمس الظلام، ولا يمكن أن تحدث عملية التمثيل الضوئي، ولا توجد أسماك أو كائنات دقيقة أيضا.

وأوضح تشن أن “المياه النظيفة ستساعد في زيادة فرص رصد إشارات النيوترينو”.

تشمل أجهزة رصد النيوترينو الأجنبية المماثلة تحت الماء مرصد آيس كيوب على نطاق كيلومتر مكعب، الواقع بالقرب من القطب الجنوبي، وتلسكوب بايكال – جي في دي، الذي يغطي حاليا 0.5 كيلومتر مكعب في بحيرة بايكال.

بدوره؛ ذكر تشن أن المرصد الصيني المخطط له سيكون أكبر بكثير، قائلا: “سيكون مرصدا بحجم 30 كيلومترا مكعبا ويضم أكثر من 55000 وحدة بصرية معلقة على طول 2300 سلسلة”.

وفي فبراير الماضي، أكمل فريق تشن أول تجربة بحرية لاختبار نظام الرصد على عمق 1800 متر تحت الماء.

هذا وقضى معظم أعضاء فريق تشن سنوات عديدة في دراسة الأشعة الكونية. لقد شاركوا في مشروع مرصد التيار الهوائي المرتفع الكبير في جبال هضبة تشينغهاي-التبت في الصين، وهو مرصد عملاق للأشعة الكونية يقع على ارتفاع 4.41 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر في مقاطعة سيتشوان جنوب غربي الصين.

ومع ذلك، قال تشن إن العثور على النيوترينوات من خارج كوكب الأرض في المياه العميقة أكثر صعوبة من الجبال، مضيفا أن التحديات الحالية التي يواجهها فريقه تشمل تطوير أجهزة الرصد لتلبية متطلبات أعلى بشأن العزل المائي، فضلا عن ارتفاع تكاليف المعدات والعمليات تحت الماء.