تقع 700 متر تحت الأرض بالقرب من مدينة Jiangmen في جنوب الصين ، وهي كرة عملاقة – قطرها 35 مترًا ومليئة بأكثر من 20،000 طن من السائل – بدأت للتو مهمة تستمر منذ عقود. هذا هو Juno ، مرصد Jiangmen Underground Neutrino ، وهي تجربة جديدة واسعة النطاق تدرس بعضًا من أكثر الجسيمات الغامضة والاخترقة المعروفة بالعلوم.
النيوتريونات هي الجزيئات الأكثر وفرة في الكون مع الكتلة. إنها جزيئات أساسية ، مما يعني أنها لا تنقسم إلى أجزاء مكونة أصغر ، مما يجعلها صغيرة جدًا وخفيفة جدًا. لديهم أيضا صفر شحنة كهربائية. فهي محايدة – ومن ثم اسمهم. كل هذا يعني أنهم في كثير من الأحيان لا يتفاعلون مع المسألة الأخرى التي يتواصلون معها ، ويمكنهم المرور عبرها دون التأثير عليها ، مما يجعل من الصعب مراقبتها. ولهذا السبب يشار إليها أحيانًا باسم “جزيئات الأشباح”.
لديهم أيضًا القدرة على التحول (أو “التذبذب”) بين ثلاثة أشكال مختلفة ، والمعروفة أيضًا باسم “النكهات”: Electron و Mu و Tau. (لاحظ أن النيوترونات النكهة بالإلكترون تختلف عن الإلكترونات ؛ وهذا الأخير هو نوع مختلف من الجسيمات الأساسية ، مع شحنة سالبة.)
لقد أثبت الفيزيائيون حقيقة أن النيوترينس يتأرجح من قبل علماء الفيزياء تاكااكي كاجيتا وآرثر بروس ماكدونالد. في تجربتين منفصلتين ، لاحظوا أن النيوتريونات النكهة بالإلكترون تتأرجح إلى النيوتريونات النكهة Mu- و Tau. ونتيجة لذلك ، أظهروا أن هذه الجسيمات لها كتلة ، وأن كتلة كل نكهة مختلفة. لهذا ، فازوا بجائزة نوبل في الفيزياء في عام 2015.
لكن حقيقة مهمة ولكنها لا تزال غير معروفة هي كيفية طلب هذه الجماهير – والتي من بين النكهات الثلاثة لديها أكبر كتلة ، وأقلها. إذا كان لدى الفيزيائيين فهم أفضل لكتلة النيوترينو ، فقد يساعد ذلك في وصف سلوك الكون وتطوره بشكل أفضل. هذا هو المكان الذي يأتي فيه جونو.
تجربة فريدة من نوعها
لا يمكن رؤية النيوتريونات مع أجهزة الكشف عن الجسيمات التقليدية. بدلاً من ذلك ، يتعين على العلماء البحث عن العلامات النادرة التي تتفاعل معها مع مسألة أخرى – وهذا هو المجال العملاق في Juno. يطلق عليه مصلحة ، فهي مليئة بسائل داخلي حساس مكون من مذيب ومركبين فلوريسنت. إذا تتفاعل النيوترينو الذي يمر عبر هذه المسألة معها ، فسوف ينتج فلاش من الضوء. يقع Lateice Stefle Stefle Lattice الضخم الذي يدعم مجموعة واسعة من أجهزة استشعار الإضاءة الشديدة الحساسية ، تسمى أنابيب الإضاءة الضوئية ، القادرة على اكتشاف حتى فوتون واحد ينتج عن تفاعل بين النيوترينو والسائل ، وتحويله إلى إشارة كهربائية قابلة للقياس.
يقول Gioacchino Ranucci ، نائب رئيس التجربة ورئيس Borexino السابق ، “تجربة Juno تلتقط إرث أسلافها ، مع اختلاف أنها أكبر بكثير”. يوضح رانوتشي أن أحد السمات الرئيسية لجونو هو أن جونو يمكنه “رؤية” كل من النيوتريونات ونظيراتها المضادة: Antineutrinos. عادة ما يتم إنتاج الأول في الغلاف الجوي للأرض أو عن طريق تحلل المواد المشعة في قشرة الأرض ، أو الوصول من الفضاء الخارجي – القادم من النجوم أو الثقوب السوداء أو الطبقات الخارقة أو حتى الانفجار الكبير. ومع ذلك ، يتم إنتاج Antineutrinos بشكل مصطنع ، في هذه الحالة من قبل محطتين للطاقة النووية الواقعة بالقرب من الكاشف.
يقول رانوتشي: “أثناء انتشارها ، تستمر النيوتريونات والأنتينيوترينوس في التذبذب ، وتتحول إلى بعضها البعض”. ويوضح أن جونو سيكون قادرًا على التقاط كل هذه الإشارات ، ويوضح كيف يتأرجحون ، “بدقة لم يتم تحقيقها من قبل”.
