سازماندهی نهایی آشکارساز نوترینوی جیانگ‌من در چین؛ گام بزرگ در کشف رازهای جهان هستی
پروژه ساخت آشکارساز عظیم نوترینوی جیانگ‌من (JUNO) در اعماق یک تپه گرانیتی در جنوب چین به مراحل پایانی خود رسیده است. این رصدخانه زیرزمینی که یکی از مهم‌ترین طرح‌های علمی جهان محسوب می‌شود، برای شناسایی و مطالعه ذرات شبح‌مانند نوترینو طراحی شده است.
نوترینوها ذرات بنیادی هستند که قدمت آن‌ها به زمان بیگ‌بنگ بازمی‌گردد و تریلیون‌ها عدد از آن‌ها در هر ثانیه از بدن انسان عبور می‌کنند بدون اینکه اثری بگذارند. منبع اصلی این ذرات، واکنش‌های هسته‌ای در ستارگان مانند خورشید است. اگرچه نزدیک به یک قرن از وجود آن‌ها می‌دانستیم، اما ماهیت واقعی آن‌ها همچنان ناشناخته است.
معمای ذرات شبح و چالش شناسایی
نوترینوها به دلیل جرم بسیار ناچیز و تعامل بسیار ضعیف با ماده، مستقیما قابل رصد نیستند. دانشمندان برای مشاهده برخورد‌های نادر این ذرات با سایر ذرات، مجبورند آشکارساز‌های بسیار بزرگ بسازند. فیزیکدان آندره دو گووآ از دانشگاه نورث‌وسترن آمریکا می‌گوید اگر چین بتواند این مقصد را محقق کند، دستاوردی شگفت‌انگیز خواهد بود.
سازماندهی عظیم در عمق ۷۰۰ متری
پس از ۹ سال تلاش و هزینه‌ای نزدیک به ۳۰۰ می‌لیون دلار، ساخت این آشکارساز کروی شکل در عمق ۷۰۰ متری زمین در منطقه کایپینگ به مرحله نهایی رسیده. عمق بالا محافظتی در برابر پرتو‌های کیهانی و تابش‌های مزاحم فراهم می‌کند. آشکارساز با مایعی خاص پر خواهد شد که هنگام عبور نوترینوها نور ساطع می‌کند و سپس در آب خالص غوطه‌ور می‌شود.
این تجهیز برای مطالعه پادنو‌ترینو‌ها (نسخه معکوس نوترینوها) طراحی شده که از دو نیروگاه هسته‌ای در فاصله ۵۰ کیلوم‌تری تولید می‌شوند. برخورد پادنو‌ترینو‌ها با ذرات داخل آشکارساز، نور درخشانی ایجاد می‌کند که امکان شناسایی و اندازه‌گیری آن‌ها را فراهم می‌سازد.
هدف علمی تعیین سلسله مراتب جرم نوترینوها
هدف اصلی پروژه، پاسخ به یکی از پرسش‌های کلیدی فیزیک ذرات است نوترینوها در حین حرکت در فضا به سه نوع مختلف تبدیل می‌شوند و دانشمدان می‌خواهند آن‌ها را از سبک‌ترین تا سنگین‌ترین مرتب کنند. کیت شولبرگ، فیزیکدان دانشگاه دوک، این تلاش را جسورانه توصیف می‌کند.
آشکارساز جیانگ‌من پیش‌بینی می‌شود در نیمه دوم سال آینده به کار خود آغاز کند، هرچند جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها زمان‌بر خواهد بود. در موازی، دو پروژه مشابه دیگر یعنی هایپر-کامیوکانده در ژاپن (منفعت‌برداری ۲۰۲۷) و آزمایش نوترینوی عمیق زیرزمینی در ایالات متحده (منفعت‌برداری ۲۰۳۱) نیز در حال ساخت هستند که نتایج یکدیگر را اعتبار‌سنجی خواهند کرد.