نوبل فیزیک ۲۰۲۶ به فرانسیس هالزن، کاشف نوترینو‌های پرانرژی کیهانی رسید
جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ به «فرانسیس هالزن»، فیزیکدان بلژیکی-آمریکایی، برای نقش تعیین‌کننده در توسعه رصدخانه IceCube و کشف نوترینو‌های پرانرژی با منشأ کیهانی اعطا شد.
شهرآرانیوز، آکادمی سلطنتی علوم سوئد جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ را به فرانسیس هالزن، استاد دانشگاه ویسکانسین-مدیسن، اعطا کرد. این جایزه به دلیل مشارکت تعیین‌کننده او در شکل‌گیری رصدخانه نوترینویی IceCube و کشف نوترینو‌های پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی به این دانشمند تعلق گرفته است.
فعالیت‌های هالزن و همکارانش زمینه شکل‌گیری شاخه‌ای تازه در علم نجوم را فراهم کرده است؛ روشی که در آن دانشمندان علاوه بر نور و امواج الکترومغناطیسی، از ذراتی به نام «نوترینو» برای بررسی رویداد‌های دوردست و پرانرژی کیهان استفاده می‌کنند.
چرا نوترینوها برای شناخت کیهان اهمیت دارند؟
نوترینو ذره‌ای زیراتمی، بسیار سبک و بدون بار الکتریکی است که به‌ندرت با ماده برهم‌کنش می‌کند. تعداد بسیار زیادی از این ذرات در هر لحظه از بدن انسان و حتی از سراسر زمین عبور می‌کنند، بدون آنکه اثر محسوسی بر جای بگذارند.
همین ویژگی، آشکارسازی نوترینوها را دشوار کرده است، اما در مقابل آنها را به پیام‌رسان‌هایی ارزشمند برای مطالعه اعماق کیهان تبدیل می‌کند.
ذرات بارداری مانند پروتون‌ها هنگام حرکت در فضا تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی منحرف می‌شوند و به همین دلیل تعیین محل دقیق منشأ آنها آسان نیست. پرتو‌های گاما نیز ممکن است در مسیر حرکت خود با ماده و تابش‌های موجود در فضا برهم‌کنش داشته باشند.
نوترینوها، اما می‌توانند مسافت‌های بسیار طولانی را تقریباً بدون انحراف و جذب طی کنند. از این رو، شناسایی جهت حرکت یک نوترینوی پرانرژی می‌تواند اطلاعات مهمی درباره محل شکل‌گیری آن و پدیده‌های کیهانی مولد این ذرات در اختیار دانشمندان قرار دهد.
IceCube؛ رصدخانه‌ای در عمق یخ‌های قطب جنوب
یکی از ایده‌های اصلی فرانسیس هالزن استفاده از یخ عمیق و شفاف قطب جنوب به‌عنوان محیطی برای شناسایی نوترینوها بود. این ایده در نهایت به شکل‌گیری رصدخانه نوترینویی IceCube منجر شد.
این رصدخانه حجمی در حدود یک کیلومتر مکعب از یخ‌های قطب جنوب را در بر می‌گیرد و بیش از پنج هزار حسگر نوری در اعماق یخ‌های آن نصب شده است. این حسگر‌ها روی ۸۶ رشته و در عمق تقریبی ۱۴۵۰ تا ۲۴۵۰ متری قرار دارند.
IceCube از سال ۲۰۱۱ به‌طور کامل وارد مرحله رصد علمی شده و به یکی از مهم‌ترین تجهیزات جهان برای مطالعه نوترینو‌های کیهانی تبدیل شده است.
این رصدخانه خود نوترینو را به‌صورت مستقیم مشاهده نمی‌کند. هنگامی که یک نوترینو با هسته یکی از اتم‌های موجود در یخ برخورد می‌کند، ذرات بارداری تولید می‌شوند که با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کنند. حرکت این ذرات نوری موسوم به «تابش چرنکوف» ایجاد می‌کند.
حسگر‌های IceCube این نور را ثبت می‌کنند و دانشمندان با بررسی زمان رسیدن و شدت نور در حسگر‌های مختلف، می‌توانند انرژی و مسیر حرکت نوترینوی اولیه را بازسازی کنند.
کشف نوترینو‌های کیهانی چگونه به نوبل فیزیک ۲۰۲۶ منجر شد؟
یکی از نقاط عطف فعالیت IceCube در سال ۲۰۱۳ رقم خورد؛ زمانی که دانشمندان دو رویداد با انرژی حدود یک پتاالکترون‌ولت را در داده‌های این رصدخانه شناسایی کردند.
این رویداد‌ها از نخستین شواهد جدی درباره وجود نوترینو‌های بسیار پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی بودند. بررسی‌های بعدی نیز رویداد‌های بیشتری را آشکار کرد و نشان داد که منشأ همه این نوترینوها را نمی‌توان فرآیند‌های رخ‌داده در جو زمین دانست.
این یافته‌ها نشان دادند که بخشی از نوترینو‌های پرانرژی از اجرام و پدیده‌هایی در اعماق فضا به زمین می‌رسند و می‌توان از آنها برای شناخت بهتر محیط‌های بسیار پرانرژی کیهان استفاده کرد.
داده‌های جدیدتر IceCube نیز اطلاعات بیشتری درباره این ذرات در اختیار دانشمندان قرار داده است و بررسی‌ها نشان می‌دهد برخی نوترینو‌های پرانرژی از خارج کهکشان راه شیری و برخی دیگر از منابع موجود در کهکشان ما سرچشمه می‌گیرند.
نوترینوها چه راز‌هایی از جهان را آشکار می‌کنند؟
یکی از پرسش‌های مهم اخترفیزیک این است که ذرات کیهانی فوق‌پرانرژی در چه نقاطی از جهان و تحت چه شرایطی شتاب می‌گیرند.
دانشمندان معتقدند در محیط‌هایی با انرژی بسیار بالا، پروتون‌ها و هسته‌های اتمی شتاب می‌گیرند و سپس با ماده یا تابش اطراف خود برخورد می‌کنند. این فرآیند می‌تواند به تولید پرتو‌های گاما و نوترینو منجر شود.
بررسی هم‌زمان نوترینوها، پرتو‌های گاما و پرتو‌های کیهانی می‌تواند تصویری دقیق‌تر از این «شتاب‌دهنده‌های طبیعی» ارائه کند و به دانشمندان در شناسایی منشأ برخی از پرانرژی‌ترین ذرات جهان کمک کند.
از این منظر، دستاورد فرانسیس هالزن تنها به ساخت و توسعه یک آشکارساز بزرگ محدود نمی‌شود. IceCube عملاً زمینه شکل‌گیری نوع تازه‌ای از نجوم را فراهم کرده است که در آن نوترینوها در کنار نور، امواج گرانشی و دیگر پیام‌رسان‌های کیهانی برای شناخت جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
برنامه‌هایی نیز برای توسعه نسل آینده IceCube در دست بررسی است که می‌تواند ظرفیت آشکارسازی نوترینوها را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. افزایش حساسیت این رصدخانه می‌تواند در آینده امکان شناسایی دقیق‌تر منابع تولید نوترینو‌های پرانرژی و شناخت بهتر برخی از خشن‌ترین پدیده‌های کیهان را فراهم کند.
ارسال نظرات
دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تائید توسط شهرآرانیوز در سایت منتشر خواهد شد.
نظراتی که حاوی توهین و افترا باشد منتشر نخواهد شد.
