رقابت دانشمندان در ژاپن و آمریکا برای کشف دلیل وجود جهان

در آزمایشگاهی در ارتفاعات جنگل‌های مه‌آلود داکوتای جنوبی، دانشمندان در جست‌وجوی پاسخ به یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های دنیای علم هستند: چرا جهان ما وجود دارد؟ آنها برای یافتن این پاسخ با تیمی جداگانه از دانشمندان ژاپنی در رقابت هستند؛ تیمی که چند سال از آنها جلوتر است. نظریه فعلی درباره چگونگی پیدایش جهان نمی‌تواند وجود سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها را در دنیای اطراف ما توضیح دهد. هر دو تیم به امید آن‌که پاسخ این معما را بیابند، در حال ساخت آشکارساز‌هایی هستند که ذره‌ای زیراتمی به نام نوترینو را مطالعه و بررسی می‌کند.

کد خبر: ۸۶۷۲۱۵

تاریخ: ۳۰ ارديبهشت ۱۴۰۴ - ۱۵:۴۸

در آزمایشگاهی در ارتفاعات جنگل‌های مه‌آلود داکوتای جنوبی، دانشمندان در جست‌وجوی پاسخ به یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های دنیای علم هستند: چرا جهان ما وجود دارد؟

آن‌ها برای یافتن این پاسخ با تیمی جداگانه از دانشمندان ژاپنی در رقابت هستند؛ تیمی که چند سال از آنها جلوتر است.

نظریه فعلی درباره چگونگی پیدایش جهان نمی‌تواند وجود سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها را در دنیای اطراف ما توضیح دهد. هر دو تیم به امید آن‌که پاسخ این معما را بیابند، در حال ساخت آشکارسازهایی هستند که ذره‌ای زیراتمی به نام نوترینو را مطالعه و بررسی می‌کند.

این تیم بین‌المللی به رهبری آمریکا در پروژه‌ای به نام «آزمایش نوترینوی عمیق زیرزمینی» - که در انگلیسی به اختصار «دون» خوانده می‌شود - امیدوار است پاسخ این پرسش در اعماق زمین نهفته باشد.

دانشمندان در عمق ۱۵۰۰ متری زیر سطح زمین، به درون سه تالار زیرزمینی عظیم خواهند رفت. مقیاس این پروژه به حدی بزرگ است که خدمه ساخت‌وساز و بولدوزرهایشان در مقایسه با آن شبیه اسباب‌بازی‌های پلاستیکی کوچک به نظر می‌رسند.

دکتر جرت هایزه، مدیر علمی این مرکز، این غارهای بسیار عظیم را «معابدی برای دانش» توصیف می‌کند.

دکتر هایزه نزدیک به ده سال در ساخت این تالارها در مرکز تحقیقات زیرزمینی سندفورد (سِرف) مشارکت داشته است. این فضا پروژه دون را از سر و صدای سطح زمین و تابش‌های مزاحم محافظت می‌کند. اکنون دون آماده ورود به مرحله بعدی است.

او می‌گوید: «ما در حال ساخت آشکارسازی هستیم که درک ما از جهان را دگرگون خواهد کرد، با ابزارهایی که بیش از ۱۴۰۰ دانشمند از ۳۵ کشور در ساخت آن شرکت دارند و برای یافتن پاسخ این پرسش که چرا ما وجود داریم.»

وقتی جهان به وجود آمد، دو نوع ذره پدید آمدند: ماده – که ستارگان، سیارات و تمام آنچه پیرامون ماست از آن ساخته شده‌اند – و به همان میزان، پادماده که معکوس کامل ماده است.

از نظر تئوری، این دو باید یکدیگر را نابود می‌کردند و تنها یک انفجار عظیم از انرژی به جا می‌ماند. اما با این حال ما – به عنوان ماده – اینجا هستیم.

دانشمندان بر این باورند که پاسخ این معما، یعنی اینکه چرا ماده پیروز شد و ما به وجود آمدیم، در مطالعه ذره‌ای به نام نوترینو و پادماده‌اش یعنی پادنوترینو نهفته است.

آن‌ها قرار است پرتوهایی از هر دو نوع ذره را از اعماق زمین در ایالت ایلینوی به سمت گیرنده‌هایی در داکوتای جنوبی – در فاصله ۱۳۰۰ کیلومتری – شلیک کنند.

علت این کار آن است که نوترینوها و پادنوترینوها در حین حرکت، اندکی تغییر می‌کنند.

دانشمندان می‌خواهند بفهمند که آیا این تغییرات در نوترینو و پادنوترینو یکسان است یا نه. اگر تفاوتی میان آن‌ها وجود داشته باشد، ممکن است سرنخی برای پاسخ به این پرسش باشد که چرا ماده و پادماده همدیگر را کاملا خنثی نکرده‌اند.

پروژه «دون» حاصل یک مشارکت بین‌المللی است که ۱۴۰۰ دانشمند از ۳۰ کشور در آن مشارکت دارند. یکی از آن‌ها دکتر کیت شاو از دانشگاه ساسکس است که به من گفت یافته‌های پیشِ رو، درک ما از جهان و نگاه انسان به خودش دگرگون خواهد کرد.

او گفت: «خیلی هیجان‌انگیز است که ما اکنون در نقطه‌ای قرار داریم که از نظر فناوری، مهندسی، و مهارت‌های نرم‌افزاری، آمادگی لازم را داریم تا واقعا به سراغ این پرسش‌های بزرگ برویم.»

معبدی برای علم: آزمایشگاه جدید ژاپن نسخه‌ای بزرگ‌تر و پیشرفته‌تر از  سوپر-کی، آشکارساز نوترینوی فعلی آن، خواهد بود

در آن سوی جهان، دانشمندان ژاپنی با استفاده از کره‌های طلایی درخشان، در جست‌وجوی همان پاسخ‌ها هستند. این سازه با درخشندگی باشکوه خود، همچون معبدی جلوه می‌کند که بازتابی است از «معبد دانش» در داکوتای جنوبی، در فاصله ۹۶۵۰ کیلومتری آن سوی کره زمین. دانشمندان ژاپنی در حال ساخت «هایپر-کی» هستند که نسخه‌ای بزرگ‌تر و پیشرفته‌تر از آشکارساز نوترینوی فعلی آن‌ها به نام «سوپر-کی» است.

تیمی که به رهبری ژاپنی‌ها کار می‌کند، کمتر از سه سال دیگر آماده خواهد بود تا پرتو نوترینوی خود را راه‌اندازی کند؛ یعنی چند سال زودتر از پروژه آمریکایی. پروژه هایپر-کی نیز مانند پروژه دون حاصل یک همکاری بین‌المللی است.

دکتر مارک اسکات از امپریال کالج لندن معتقد است که تیم او در موقعیتی پیشتاز قرار دارد تا یکی از بزرگ‌ترین کشفیات تاریخ درباره منشا جهان را رقم بزند.

او می‌گوید: «ما زودتر دستگاه را روشن می‌کنیم و آشکارساز بزرگ‌تری هم داریم، بنابراین باید قاعدتا زودتر از دون به حساسیت بالاتری برسیم.»

اجرای هر دو آزمایش به این معناست که دانشمندان در مقایسه با یک آزمایش، اطلاعات بیشتری به دست خواهند آورد، اما در عین حال، دکتر مارک اسکات می‌گوید: «دلم می‌خواهد ما زودتر به جواب برسیم!»

اما دکتر لیندا کرمونزی از دانشگاه کوئین مری لندن، که در پروژه دون کار می‌کند، می‌گوید زودتر به نتیجه رسیدن الزاما به این معنا نیست که تیم ژاپنی بتواند تصویر کاملی از آنچه واقعا در حال وقوع است به دست بیاورد.

او می‌گوید: «درست است که جنبه‌ای از رقابت وجود دارد، اما هایپر-کی هنوز همه مؤلفه‌هایی را که برای درک تفاوت احتمالی رفتار نوترینو و پادنوترینو لازم است، در اختیار ندارد.»

رقابت در جریان است، اما انتظار می‌رود نتایج اولیه در طی چند سال آینده منتشر شود.

این پرسش که در آغاز زمان چه روی داده است که باعث پیدایش ما شده، فعلا یک معما باقی می‌ماند.

منبع: بی بی سی