اكتشاف جسيم شبحي عابر للمجرات في البحر الأبيض المتوسط

دبي، الإمارات العربية المتحدة (CNN)--  اكتشف علماء الفلك "جسيمًا شبحيًا كونيًا" يُعتبر الأشدّ طاقة على الإطلاق باستخدام شبكة عملاقة من أجهزة استشعار لا تزال قيد الإنشاء في قاع البحر الأبيض المتوسط.

يُعد النيوترينو (neutrino)، كما يُعرف الجسيم رسميًا، أكثر نشاطًا بنحو 30 مرة مقارنة بعدّة مئات من النيوترينوات المكتشفة سابقًا.

وغالبًا تُعتبر هذه الجسيمات الصغيرة عالية الطاقة القادمة من الفضاء بأنها "شبحية" لأنّها متقلِِّّبة للغاية، أو بخارية، ويمكنها المرور عبر أي نوع من المادة من دون تغيير.

ولا تتمتع النيوترينوات التي تصل إلى الأرض من أقصى أطراف الكون بكتلة تقريبًا. 

وتنتقل الجسيمات عبر أكثر البيئات تطرفًا، بما في ذلك النجوم، والكواكب، ومجرات بأكملها، وتُحافظ على بنيتها السليمة.

صورة لتلسكوب "KM3NeT" قبل إنزاله إلى قاع المحيط في البحر الأبيض المتوسط. Credit: KM3NeT

نُشِر تحليل لجسيم النيوترينو كتبته بنية تحتية بحثية تُدعى "KM3NeT"، تضم أكثر من 360 عالمًا من جميع أنحاء العالم، الأربعاء في مجلة "Nature".

وقالت المؤلفة المشاركة في الدراسة والمتحدثة باسم مشروع "KM3NeT" والباحثة في المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء النووية (INFN)، روزا كونيجليوني، في بيان: "النيوترينوات بمثابة رُسُل كونية خاصة تقدم لنا معلومات فريدة عن الآليات المشاركة في أكثر الظواهر نشاطًا، وتسمح لنا باستكشاف أقاصي أطراف الكون".

تمتّع جسيم النيوترينو المحطِّم للرقم القياسي، والذي أطلق عليه اسم " KM3-230213A"، بطاقة تعادل 220 مليون مليار إلكترون فولت.

وهذا المقدار المذهل يجعله أقوى بـ 30 ألف مرة تقريبًا ممّا يستطيع مسرِّع الجسيمات في مصادم الهدرونات الكبير في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) بالقرب من جنيف بسويسرا تحقيقه، وفقًا لمؤلفي الدراسة.

ويُعرَف المسرِّع بشحنه للجسيمات لتصل إلى سرعة الضوء تقريبًا.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة، الدكتور براد جيبسون، في رسالة عبر البريد الإلكتروني: "كان لهذا النيوترينو الصغير القدر ذاته من الطاقة التي يتم إطلاقها من تقسيم مليار ذرة يورانيوم، وهو رقم مذهل عندما نقارن طاقات مفاعلات الانشطار النووي لدينا بهذا النيوترينو الأثيري الوحيد".

تتكون كل وِحدة كشف في التلسكوب من وحدات بصرية رقمية متعددة.Credit: KM3NeT

يوفر الجسيم بعض الأدلة الأولى بشأن إمكانية إنشاء نيوترينوات عالية الطاقة مشابهة في الكون. 

يعتقد الفريق أنّ الجسيم جاء من خارج مجرة ​​درب التبانة، ولكنهم لم يحددوا نقطة أصله الدقيقة بعد، ما يثير التساؤل حول ما الذي شكّل النيوترينو وأرسله عبر الكون في المقام الأول.

وقد يكون ذلك ناجمًا عن بيئة متطرفة مثل ثقب أسود فائق الكتلة، أو انفجار أشعة غاما، أو بقايا نجم.

ضوء في المحيط يحتوي كل جهاز كشف كبير على 18 وِحدة بصرية كروية.Credit: Marco Kraan/KM3NeT

يصعب اكتشاف النيوترينوات لأنّها لا تتفاعل مع محيطها في الغالب، ولكنها تتفاعل مع الجليد والماء. 

وعندما تتفاعل النيوترينوات مباشرة مع أجهزة الاستشعار، يشع الجسيم بضوء يميل إلى الأزرق يمكن رصده بواسطة شبكة قريبة من أجهزة الاستشعار البصرية الرقمية المركبة في الجليد أو العائمة في الماء.

نُشِرت وحدات كشف متعددة في قاع البحر الأبيض المتوسط في السنوات الأخيرة للبحث عن النيوترينوات.Credit: KM3NeT

توصّل فريق دولي إلى فكرة بناء شبكة من الكواشف التي قد تكون قادرة على رصد النيوترينوات بأعماق المحيط في أوائل العقد الأول من القرن الـ21.

و أُطلق عليها اسم تلسكوب النيوترينو الكيلومتري المكعب، أو "KM3NeT"، وبدأ تركيب الشبكة في عام 2015.

حقّق تلسكوب "KM3NeT" اكتشافه القياسي في 13 فبراير/شباط بعام 2023، عندما أضاء الجسيم أحد الكواشف.

ولا يزال مشروع "KM3NeT"، الذي يتضمن شبكة من أجهزة الاستشعار المثبتة في قاع البحر، قيد الإنشاء. لكن قال مؤلفو الدراسة إنّ هناك ما يكفي من أجهزة الكشف لرصد النيوترينو عالي الطاقة.

أصول غامضة وقوية

يسمح اكتشاف النيوترينوات في الكرة الأرضية الباحثين بتتبع مصادرها. 

وقد يكشف فهم مصدر هذه الجسيمات المزيد عن أصل الأشعة الكونية الغامضة، والتي اعتُقِد أنّها المصدر الأساسي للنيوترينوات لفترةٍ طويلة عندما تضرب الأشعة الغلاف الجوي للأرض.

وتضرب الأشعة الكونية، وهي أكثر الجسيمات طاقةً في الكون، الكرة الأرضية من الفضاء. 

وتتكون هذه الأشعة غالبًا من البروتونات أو النوى الذرية، ويتم إطلاقها عبر الكون. ومهما كان مصدرها، فإنه عبارة عن مسرِّع جسيمات قوي للغاية لدرجة أنه لا وجه للمقارنة بينه وبين مصادم الهدرونات الكبير. 

المصدر: CNN Arabic