پژوهشگران موفق به شناسایی پرانرژی‌ترین نوترینو (neutrino) در دریای مدیترانه شدند. این شناسایی زمانی رخ داد که نوترینو با سرعتی بیشتر از سرعت نور در آب از اقیانوس عبور کرد.

تلسکوپ کف اقیانوس: یک ابزار نوآورانه

تلسکوپ «کیلومتر مکعب نوترینو» (KM3NeT) که به صورت ناقص ساخته شده ، به دنبال نوترینوهای پرانرژی است تا منبع اخترفیزیکی آنها را که از اعماق کیهان آمده‌اند، شناسایی کند. این تلسکوپ از اثر «چرنکوف» (Cherenkov effect) بهره می‌برد که زمانی رخ می‌دهد که ذرات زیراتمی در محیطی با سرعتی بیشتر از سرعت نور در آن محیط حرکت کنند.

اثر چرنکوف: راز درخشش آبی

سرعت نور در خلاء حداکثر سرعت ممکن در جهان است؛ هیچ چیزی نمی‌تواند سریع‌تر از ۳۰۰,۰۰۰ کیلومتر در ثانیه (۱۸۶,۰۰۰ مایل در ثانیه) حرکت کند، طبق نظریه انیشتین. با این حال، در محیط‌هایی مانند آب، نور با سرعت کمتری حرکت می‌کند، حدود ۲۰۰,۰۰۰ کیلومتر در ثانیه (۱۲۴,۲۷۴ مایل در ثانیه). در سال ۱۹۳۴، فیزیکدان شوروی «پاڤل چرنکوف» مشاهده کرد که وقتی آب با تابش ذرات بمباران می‌شود، نوری آبی از آب ساطع می‌شود که اکنون به عنوان نور چرنکوف یا تابش چرنکوف شناخته می‌شود.

شناسایی نوترینوها در اعماق دریا

تلسکوپ KM3NeT در اعماق دریا به دنبال نور چرنکوف است که از تعاملات نوترینوها در اقیانوس تولید می‌شود. رصدخانه «پژوهش ذرات کیهانی در اعماق» (ARCA) بزرگترین بخش KM3NeT است. آشکارسازها به رشته‌های بلندی متصل هستند که در حدود ۳۵۰۰ متری زیر سطح دریا قرار دارند. این آشکارسازها کمک می‌کنند تا نویزهای اقیانوس مانند فروپاشی پتاسیم ۴۰ (Potassium-40) را فیلتر کنند.

کشف هیجان‌انگیز: رویدادی شگفت‌انگیز

آشکارساز ARCA به نظر می‌رسد رویدادی بسیار روشن را شناسایی کرده باشد که به گفته فیزیکدان فرانسیس هالزن از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، یک رویداد فوق‌العاده است. این رویداد تاکنون تنها به صورت مختصر اشاره شده و فیزیکدانی به نام «ژائو کوئیلو» در کنفرانس نوترینو ۲۰۲۴ در میلان ایتالیا اشاره کرده است که این رویداد بسیار متفاوت و متمایز از سایر رویدادها است.

پژوهش‌های آینده: انتظار برای اطلاعات بیشتر

در حال حاضر، پژوهشگران درباره جهت و زمان این شناسایی بسیار محتاطانه عمل می‌کنند تا تیم‌های دیگر نتوانند با استفاده از این اطلاعات منبع کیهانی آن را پیگیری کنند. برای اطلاعات بیشتر در مورد این شناسایی هیجان‌انگیز باید منتظر بمانیم.

نوترینو (Neutrino) یک ذره زیراتمی بسیار کوچک و با جرم بسیار کم است که با دیگر مواد به سختی واکنش نشان می‌دهد. این ذرات بدون بار الکتریکی هستند و به سه نوع مختلف تقسیم می‌شوند: الکترون نوترینو، میون نوترینو و تاو نوترینو. نوترینوها به طور مداوم در فرآیندهای هسته‌ای مانند واکنش‌های خورشیدی، انفجارهای ابرنواختری و برخوردهای پرانرژی بین ذرات کیهانی تولید می‌شوند. به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردشان، مطالعه نوترینوها می‌تواند اطلاعات ارزشمندی درباره ساختار و تاریخچه جهان فراهم کند.

نوترینوها نمی‌توانند سریع‌تر از نور در خلاء حرکت کنند زیرا سرعت نور در خلاء حداکثر سرعت ممکن در جهان است و هیچ چیزی نمی‌تواند از آن تجاوز کند. اما، در برخی موارد، نوترینوها می‌توانند سریع‌تر از نور در محیط‌های خاصی مانند آب یا شیشه حرکت کنند.

این پدیده به دلیل تفاوت در سرعت نور در خلاء و سرعت نور در مواد مختلف رخ می‌دهد. سرعت نور در مواد مانند آب کمتر از سرعت آن در خلاء است. برای مثال، سرعت نور در آب حدود ۲۰۰,۰۰۰ کیلومتر در ثانیه است. اگر نوترینوها با سرعتی بیشتر از سرعت نور در این ماده حرکت کنند، می‌توانند پدیده‌ای به نام «اثر چرنکوف» را ایجاد کنند.

اثر چرنکوف شبیه به صدای بوم صوتی است که وقتی یک جسم با سرعت بیشتر از سرعت صوت حرکت می‌کند، ایجاد می‌شود. در این حالت، نوترینوها با سرعتی بیشتر از سرعت نور در آب حرکت کرده و نور آبی خاصی را تولید می‌کنند که قابل شناسایی است. این پدیده برای شناسایی نوترینوها در تلسکوپ‌های نوترینویی که در اعماق دریا نصب شده‌اند، استفاده می‌شود.

منبع