ایتنا - اخترشناسان می‌گویند در هر ثانیه هزاران میلیارد نوترینو از بدن ما می‌گذرند. اما به راستی نوترینوها یا اصطلاحا ذرات شبح‌مانند از کجا می‌آیند؟

به تازگی دانشمندان رصدخانه نوترینو آیس‌کیوب در قطب جنوب و پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا از شناسایی هفت گزینه نوترینوی اخترفیزیکی تاو خبر داده‌اند که از فراسوی کهکشان ما به زمین آمده‌اند.

نوترینو، به معنی "کوچک خنثی"، ذره‌ای بنیادی است که از نظر الکتریکی خنثی و بدون بار است و به ندرت با ماده معمولی برهم‌کنش می‌کند. این ذرات با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند و می‌توانند از هر چیزی در سراسر گیتی عبور کنند.

برای درک بهتر این موضوع کافی است تصور کنیم که سدی به اندازه یک سال نوری از سرب (به عبارتی به اندازه حدود ۹ تریلیون کیلومتر سرب) قادر است تنها حدود نیمی از نوترینوهای عبوری را متوقف کند و اساسا به همین دلیل است که دانشمندان نوترینوها را "ذرات شبح" می‌نامند.

تا مدت‌ها تصور می‌شد که نوترینوها اساسا ذراتی بی‌جرم هستند و مدل استاندارد فیزیک ذرات نیز جرم نوترینوها را صفر در نظر می‌گرفت. اما امروزه می‌دانیم که نوترینوها در واقع "تقریبا" بدون جرم هستند. "نوترینو تاو" که دانشمندان به تازگی هفت نامزد احتمالی برای آن را شناسایی کرده‌‌اند، یکی از سه نوترینوی شناخته‌شده در علم – با نام‌های نوترینو الکترون، نوترینو میون، و نوترینو تاو – به شمار می‌رود.

پیش از این، اغلب دو نوترینو الکترون و میون در انرژی‌های مختلف و از منابع مختلفی شناسایی شده بودند که از منابعی خارج از زمین، از جمله از خورشید یا از منابع دیگری درون کهکشان، مانند انفجار ابرنواختر و نیز از منابعی بیرون از  کهکشان، آمده‌ بودند.

اما نوترینو تاو با انرژی‌های بالا تاکنون به ندرت آشکارسازی شده بود و پژوهشگران رصدخانه نوترینو آیس‌کیوب واقع در قطب جنوب، از مدت‌ها پیش به دنبال یافتن نشانه‌هایی از وجود نوترینو تاو بودند.

پرسشی که در این جا ممکن است مطرح شود این است که آشکارسازی این ذرات مرموز و شگفت‌انگیز چه نتایجی در بر دارد. واقعیت این است که این ذرات اصطلاحا پیام‌رسان، اطلاعات ارزشمندی را از هر چهار نیروی بنیادی عالم به زمین می‌آورند و به ما کمک می‌کند تا درباره پدیده‌های آشوبناک گیتی در کیهان دوردست بیشتر و بیشتر بدانیم.

نوترینوها، پرتوهای کیهانی و همچنین امواج گرانشی و پرتوهای گاما، از جمله این پیام‌رسان‌ها محسوب می‌شوند که کیهان‌شناسان تلاش می‌کنند آن‌ها را به یکدیگر ارتباط دهند تا دریابند برای مثال در سیاهچاله‌های دوردست، ابرنواخترهای تولیدشده در اثر فروپاشی هسته‌ای و یا بلازارها (هسته‌های فعال کهکشانی که جهت جت پرانرژی ذرات و نور آن‌ها به سمت ما قرار گرفته) دقیقا چه می‌گذرد.

از جمله منابع پیام‌رسان چندگانه، می‌توان به فوران‌های پرتو گاما اشاره کرد که در دایره آشوبناک‌ترین پدیده‌های شناخته‌شده‌ گیتی جای می‌گیرند. این فوران‌ها با درخشندگی بسیار زیاد، زمانی رخ می‌دهند که یک ستاره‌ پرجرم با بیش از ۲۵ برابر جرم خورشید، فروپاشیده ‌شود تا در ادامه یک سیاهچاله شکل بگیرد. در اثر این فرایند، علاوه بر گسیل پرتو گاما، ممکن است سیگنال‌های امواج گرانشی نیز ساطع شوند که می‌توان آنها را در زمین شناسایی کرد.

در واقع دانشمندان با بررسی هم‌زمان نوترینوهای شناسایی‌شده در رصدخانه آیس‌کیوب، و پرتوهای گامای آشکارسازی‌شده از رصدخانه‌های دیگر از جمله سوییفت و فرمی، در پی یافتن نوترینوهایی هستند که به طور هم‌زمان و از جایی یکسان در عالم، همراه با پرتوهای گاما به زمین رسیده‌‌اند.

یکی از شگفت‌انگیز‌ترین نمونه‌های آشکارسازی ذرات شبح‌مانند نوترینو، ثبت یک نوترینوی پرانرژی در ۲۲ سپتامبر ۲۰۱۷ بود که پس از طی یک سفر حدود ۵ میلیارد ساله، در یخ‌‌های رصدخانه‌ نوترینوی آیس‌کیوب در ایستگاه قطب جنوب آمونسن-اسکات به دام افتاد.

 

آیس‌کیوب در ایستگاه قطب جنوب آمونسن-اسکات رصدخانه‌ای است که در میان یک میلیارد تن یخ ساخته‌شده و تنها آشکارساز گیگاتنی زمین به شمار می‌رود

نوترینوها از کجا می‌آیند؟

کیهان‌شناسان در سال ۲۰۱۷ از کشف یک نوترینو خبر دادند که پس از طی یک سفر حدود ۵ میلیارد ساله، در یخ‌‌های رصدخانه نوترینوی آیس‌کیوب در ایستگاه قطب جنوب آمونسن-اسکات به دام افتاده بود