حصل كاشف “الجسيمات الشبحية” المرتبط بالجليد في القطب الجنوبي على ترقية كبيرة للتو.

تم توسيع مرصد IceCube Neutrino لأول مرة خلال 15 عامًا من الخدمة. وقد أضاف الفنيون أكثر من 600 أداة جديدة إلى الجزء السفلي من الكاشف، والذي يتكون الآن من 92 سلسلة من كاشفات النيوترينو مدفونة في كيلومتر مكعب من الجليد بالقرب من محطة أبحاث القطب الجنوبي أموندسن-سكوت.

المرصد مصمم للبحث عن الطاقة العالية النيوترينوات – يُطلق عليها اسم “جسيمات الشبح” لأنها عبارة عن جسيمات دون ذرية عديمة الكتلة تقريبًا وعديمة الشحنة تنطلق عبر الفضاء وتكون المادة بسرعة تقارب سرعة الضوء. النيوترينوات موجودة في كل مكان. حوالي 100 تريليون تمر عبر كل شخص على وجه الأرض كل ثانية. ولكن نظرًا لأنها نادرًا ما تتفاعل مع المادة التي تمر عبرها، فمن الصعب اكتشافها.

يرغب العلماء في الحصول على فهم أفضل للنيوترينوات لأنها تنتج في عمليات مهمة، مثل الانفجار العظيم التي أدت إلى بداية الكون، والاندماج النووي الذي يزود النجوم بالطاقة، وانفجارات السوبرنوفا التي تشير إلى موت النجوم العنيف.

في IceCube، اكتشف العلماء ومضات صغيرة من الضوء تحدث عندما تتفاعل النيوترينوات مع المادة وتنتج جسيمات ثانوية. ويتطلب ذلك بيئة نائية وهادئة، وهي متاحة بسهولة في القطب الجنوبي، بالإضافة إلى الكثير من المادة الشفافة التي يمكن اكتشاف الضوء فيها – الجليد في هذه الحالة. لقد نجح علماء IceCube بالفعل تتبع وصول نيوترينو واحد من متوهجوهي مجرة ​​بعيدة تحيط بثقب أسود هائل. لقد استخدموا أيضًا الجسيمات لـ خريطة كل المادة في درب التبانة.

وفي عام 2019، وافقت مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF) على تمويل لترقية الكاشف من 86 إلى 92 سلسلة من الكاشفات. تحتوي السلاسل الستة الجديدة على وحدات كاشف جديدة تحتوي على أنواع متعددة من أجهزة الاستشعار الضوئي في كل وحدة. استغرق الأمر ثلاث جلسات ميدانية مدتها 10 أسابيع من عام 2023 إلى عام 2026 للحفر لمسافة تزيد عن ميل في جليد القطب الجنوبي ووضع أجهزة الاستشعار.

ستسمح أجهزة الاستشعار الجديدة للعلماء بقياس خصائص أكثر دقة مثل تذبذبات النيوترينو، والتي تحدث عندما تتشكل النيوترينوات بواسطة الأشعة الكونية في الغلاف الجوي للأرض تتغير إلى أنواع مختلفة. سيؤدي هذا إلى تحسين قدرتها على قياس الأشعة الكونية واكتشاف النيوترينوات من مصادر خارج الكوكب، مثل المستعرات الأعظم، وفقًا لتعاون IceCube. وسيتمكن الباحثون أيضًا من معايرة الكاشف بشكل أفضل بأثر رجعي، مما سيسمح لهم بتحسين البيانات التي تم جمعها مسبقًا من السنوات الخمس عشرة الماضية.

“ستضمن هذه الترقية استمرار قيادة البلاد في فيزياء النيوترينو لسنوات قادمة، مما يمهد الطريق لاكتشافات كونية جديدة.” ماريون ديريكسوقال مدير برنامج البنية التحتية السيبرانية القطبية للفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء في القطب الجنوبي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية في بيان.