أنت تعرف ما يشبه إجراء الأشعة السينية: تذهب إلى الطبيب ، تدخل آلة كبيرة ، ترتدي سترة الرصاص ، وتصور الأشعة السينية عبر جسمك ، وتشكل صورة للهيكل العظمي. حسنًا ، باستخدام كاشف النيوترينو IceCube - بالإضافة إلى كاشفات النيوترينو الأخرى القادمة - قد يكون من الممكن القيام بشيء مشابه جدًا لهذا ، ولكن للأرض.
اقترح فريق تعاوني من الفيزيائيين والجيولوجيين من جميع أنحاء العالم أنه من خلال إنشاء IceCube ، كاشف النيوترينو في القطب الجنوبي ، يجب أن يكون من الممكن الحصول على صورة دقيقة جدًا لب قلب الأرض باستخدام النيوترينوات التي تتدفق عبر الأرض من الجانب الآخر. عنوان ورقتهم الأخيرة تصوير البنية الداخلية للأرض مع النيوترينوهات الجوية.
النيوترينوات هي جزيئات ذات كتلة صغيرة جدًا لا تتفاعل مع أنواع أخرى من المادة في كثير من الأحيان. هناك تريليونات منهم يتدفقون عبر جسمك في هذه اللحظة ، لكن لا تقلق: فرصة تفاعلهم مع أي من البروتونات أو النيوترونات التي يتكون منها جسمك منخفضة جدًا. كلما زادت طاقة النيوترينو ، زاد احتمال تفاعله مع جسيم له كتلة. عندما يحدث هذا ، يتم إنشاء سلسلة من الجسيمات الأخرى ، ويمكن الكشف عن جسيم يسمى الميون الذي ينتج عن هذا التفاعل.
لا تبدو تلسكوبات النيوترينو مثل التلسكوبات العادية. بدلاً من ذلك ، فهي تتكون من كتلة ضخمة من المواد ، عادة الماء أو الجليد. IceCube هو مجرد كاشف ، يتكون من كيلومتر مكعب واحد من الجليد في القطب الجنوبي. هناك "سلاسل" صغيرة من الكواشف الموضوعة بشكل استراتيجي في الجليد لتسجيل وجود الميونات من تفاعلات جزيئات النيوترينو. تزيد الكتلة الكبيرة للكاشف من احتمالية العثور على التصادمات بين النيوترينوات والجسيمات الأخرى.
كانت فكرة استخدام النيوترينوات كوسيلة لتصوير باطن الأرض موجودة منذ أكثر من 25 عامًا ، لكن IceCube هو أول تلسكوب نيوترينو لديه القدرة على اكتشاف النيوترينوات عند الطاقات اللازمة لإعطاء صورة دقيقة للنواة.
إن استخدام IceCube لعرض داخل الأرض سيزيد من فهمنا "لانتقال الوشاح الأساسي" - حيث يلتقي قلب الأرض مع الوشاح - لأن هذه الطريقة أكثر دقة من الطرق المستخدمة حاليًا لتقدير ما بداخل الجزء الداخلي تبدو الأرض.
يقترح الدكتور فرانسيس هالزن من قسم الفيزياء بجامعة ويسكونسن ، أحد المؤلفين المشاركين لورقة البحث ، "يمكننا أن نرى الانتقال" مباشرة "وليس الاستنتاج من بعض تحليل البيانات غير المباشرة ، مثل البيانات على الأرض موجات صوتية. ترتبط دقة رسم الخرائط مباشرة بالدقة الزاوية الخاصة بنا على المسار الذي يسلكه النيوترينو عبر الأرض ".
كما هو الحال في الأشعة السينية ، سيتم حظر بعض النيوترينوات القادمة عبر الأرض بسبب النواة الكثيفة - مثل "الهيكل العظمي" للأرض - بينما يتم اكتشاف تلك التي تتدفق عبر الوشاح ، الأقل كثافة ، بواسطة IceCube.
على الرغم من أن تلسكوب IceCube لا يزال قيد الإنشاء ، فقد بدأ بالفعل في أخذ البيانات ، وسيستمر في التحسن مع إضافة المزيد من أجهزة الكشف إلى الجليد.
قال د. هالزين ، "هناك ميزة غير عادية في IceCube وهي أننا نقوم بتشغيل الكاشف الذي تم نشره جزئيًا أثناء إنشائه. لقد كنا نجمع البيانات ذات الصلة بهذه المشكلة لأكثر من عام واحد ونأمل في تشغيل نصف الكاشف بدءًا من شهر فبراير هذا ، أي بعد موسم بناء آخر خلال صيف القطب الجنوبي بدأ للتو. "
من المتوقع أن يتم الانتهاء من التصوير في أي مكان بين 3 و 10 سنوات مقبلة.
المصدر: Arxiv Paper
