تقوم جامعة ييل بإعداد تقنية مهمة لكاشف نيوترينو DUNE على عمق 4850 قدمًا
يقوم باحثون من جامعة ييل ببناء مكونات لأجهزة الكشف بناءً على تجربة النيوترينو العميقة تحت الأرض (DUNE). DUNE هي تجربة فيزيائية دولية طموحة مصممة لدراسة النيوترينوات، وهي جسيمات المادة الأكثر وفرة في الكون. تتدفق النيوترينوات باستمرار عبر أجسامنا بسرعة تقارب سرعة الضوء. لكن هذه الجسيمات الشبحية لا تمتلك أي كتلة تقريبًا، ونادرًا ما تتفاعل مع أي شيء. ستطلق التجربة، التي يستضيفها فيرميلاب، شعاعًا مكثفًا وعالي الطاقة من النيوترينو لمسافة 1300 كيلومتر (807 ميلًا) مباشرة عبر قشرة الأرض من إلينوي إلى أجهزة الكشف فائقة الحساسية المدفونة على عمق 4850 قدمًا تقريبًا في منجم ذهب سابق في داكوتا الجنوبية. وتتمثل المهمة في تحليل كيفية تصرف النيوترينوات والنيوترينوات المضادة من خلال التقاط الجسيمات المتولدة في غلافنا الجوي ومن الشمس. في نهاية المطاف، يأمل الباحثون أن تكشف هذه البيانات ما إذا كانت النيوترينوات هي المفتاح لتفسير سبب سيطرة المادة على الكون. وقال كارستن هيجر، أستاذ الفيزياء ومدير مختبر رايت بجامعة ييل: “إن رؤية مرافق DUNE تحت الأرض كانت مثيرة للإعجاب حقًا”. “إن حجمها مذهل.” يعمل أعضاء مجموعة Heeger على تجميع DUNE CRP في غرفة نظيفة في Wright Lab. مصدر الصورة: Yale، سيتم تجهيز نظام ترجمة بيانات النيوترينوات DUNE بكاشف ضخم لغرفة عرض وقت الأرجون السائل (TPC) بقدرة 7 كيلو طن، مصمم لتصوير وإعادة بناء مسارات النيوترينوات القادمة. في مختبر رايت بجامعة ييل، يقوم الباحثون حاليًا ببناء الجهاز العصبي المركزي للمشروع: طائرات قراءات الشحنة (CRPs). لوحات الدوائر الكبيرة هذه هي الآليات التي تترجم مسارات الجسيمات دون الذرية الخام داخل الأرجون السائل إلى بيانات يمكن قراءتها آليًا. وبما أنه لا يمكن للمرء ببساطة استدعاء فني إصلاح إلى كهف تحت الأرض مدفون على عمق 4850 قدمًا تحت الأرض، فإن فريق جامعة ييل سيضمن عمل الأجهزة دون أي خلل. قبل أن يغادر أي مكون كونيتيكت، يخضع لاختبار “الصندوق البارد” الوحشي، حيث يتم غمره بالكامل في النيتروجين السائل لمحاكاة درجات الحرارة القصوى لكاشفات داكوتا الجنوبية. “بمجرد مغادرة CRPs لجامعة ييل، لن يتم اختبارها بالتبريد مرة أخرى قبل تركيبها على عمق ميل تحت الأرض، وسيتم تشغيل الكاشف بالكامل. لذا فإن مرحلة الاختبار في جامعة ييل أمر بالغ الأهمية،” أوضح تايلر ستوكس، زميل ما بعد الدكتوراه الذي يقود فريق التجميع في جامعة ييل. يُعد تجميع CRP في Wright Lab بمثابة جهد تعاوني للغاية يجمع باحثين من جامعة ييل، وCERN، ومختبر بروكهافن الوطني (BNL)، وجامعة إنديانا. يعد مشروع DUNE الذي طال انتظاره في عام 2029 بمثابة فئة دولية متقدمة في الهندسة. خلال فصل الصيف، بدأ المهندسون في إنزال 10 ملايين رطل من الفولاذ الإنشائي عبر ممر منجمي ضيق. تم منح الهيكل الضخم من قبل مختبر CERN الأوروبي. ومن المثير للاهتمام أن هذه هي المرة الأولى التي تستثمر فيها CERN في البنية التحتية خارج أوروبا. وسوف يساعد في تركيب هياكل الأرجون السائل. بالنسبة للعلماء الشباب المشاركين في المشروع، كان الانتقال من الرياضيات الفيزيائية التجريدية إلى الهندسة الثقيلة الخام أمرًا عميقًا. روهيت راوت، دكتوراه في جامعة ييل. لاحظ أحد الطلاب، الذي زار مؤخرًا الكهوف المحفورة حديثًا، أن وحدة الكشف الواحدة تبلغ ضعف الحجم الإجمالي لمساحة تجميع مختبره بالكامل في وطنه. قال راوت: “كان الوقوف في الكهف الذي سيأوي يومًا ما جهاز DUNE Far Detector واحدًا من أكثر التجارب التي لا تنسى خلال دراستي لدرجة الدكتوراه حتى الآن”. “النزول لمسافة ميل تقريبًا تحت الأرض حوّل تلك الصورة المجردة إلى شيء ملموس.” بدأ العد التنازلي للبيانات رسميًا. ومن المقرر أن تبدأ أجهزة الكشف تحت الأرض في تسجيل بيانات الغلاف الجوي في عام 2029، مع إطلاق شعاع الجسيمات في فيرميلاب أولى طلقاته تحت الأرض عبر الغرب الأوسط الأمريكي بحلول عام 2031. وإذا سارت الأمور وفقًا للخطة، فإن الإجابات المخبأة في ظلمة منجم قديم في داكوتا الجنوبية قد تسلط الضوء أخيرًا على كيفية نشوء عالمنا المليء بالمادة.
تم النشر: 2026-07-03 11:51:00
