بيئة، الموسوعة البيئية

الارض والفضاء أبحاث علمية آيس كيوب كاملة في الوقت المناسب لعيد الميلاد
الارض والفضاء أبحاث علمية آيس كيوب كاملة في الوقت المناسب لعيد الميلاد

آيس كيوب كاملة في الوقت المناسب لعيد الميلاد

تقييم المستخدم: / 0
ضعيفجيد 

إذا أعجبك هذه المقالة، نرجو منك التصويت لها


تلقى علماء الفيزياء في مختلف أنحاء العالم التابعة للمشروع آيس كيوب مرصد النيوترينو في عيد الميلاد الحالي في وقت مبكر في نهاية الأسبوع الماضي، عندما تم خفض حبلا نهائي للكشف عن الجسيمات في جليد القطب الشمالي، متوجا ست سنوات طويلة من البناء المضني في واحدة من أقسى البيئات البحثية على الأرض.


انها تتويجا لحلم يعود تاريخها إلى 1970s، عندما تصور الفيزيائيين الأول من بناء كاشف نيوترينو هائلة تمتد مسافة كيلومتر كامل مكعب.

تحليل : حطام السفينة القديمة إلى المعونة البحث النيوترينو شبحي

النيوترونات هي جسيمات سوبتوميك صغيرة جدا بأن السفر بالقرب من سرعة الضوء. الأكثر اثنين من السمات المميزة من النيوترونات هي أن لديهم أي رسوم، وحتى وقت قريب جدا ، ويعتقد علماء الفيزياء لم يكن لديهم كتلة.

انهم صعبة للغاية للكشف، لأنها نادرا جدا تتفاعل مع أي نوع من المسألة، على الرغم من انهم نوع من الجسيمات الأكثر وفرة في الكون المعروفة.

واحدة فقط من أصل كل 1000 مليار النيوترونات الشمسية تصطدم مع ذرة في رحلتها من خلال الأرض. اسحاق اسيموف يطلق عليها "الجسيمات الاشباح".

هناك ثلاثة أنواع مختلفة من النيوترونات (الإلكترون ، الميون وتاو). الأكثر شيوعا هي النيوترونات الشمسية التي تأتي من شمسنا، على وجه التحديد، والعمليات النووية التي تجري في صميمها.

تحليل : أوبرا يجد النيوترينو تاو

عندما النيوترون داخل الذرة يضمحل، وتنتج بروتون، إلكترون ونيوترينو. هذا يحدث مئات المليارات من المرات كل ثانية في قلب من النجوم مثل منظمتنا كما يتم تحويل الهيدروجين إلى عناصر أثقل مثل الهليوم، والإفراج عن كميات هائلة من الطاقة في هذه العملية. ويتم إنتاج تريليونات من النيوترونات من الشمس كل يوم.

آيس كيوب يتكون من 86 سلاسل، ودفن تقريبا اثنين ونصف كيلومتر في الجليد. ودعا كل من تلك السلاسل تحتوي على 60 كشف، وحجم كرات السلة، رقمي بصري وحدات (DOMs)، تهدف إلى الكشف عن وتضخيم ومضات خافتة الضوء الأزرق المعروف باسم الإشعاع شيرينكوف، نتيجة "موجة الصدمة" التي تحدث عند النيوترونات تتصادم مع ذرات الاوكسجين في الجليد وتتحول إلى ميونات سريعة الحركة.

هذه التصادمات نادرة للغاية : على الرغم من تريليونات بالطبع النيوترونات من خلال الجليد في كل وقت، آيس كيوب سوف تكون قادرة على الكشف عن بضع مئات في اليوم الواحد.

هذه ليست شروط العمل المثالي للعلماء : متوسط درجات الحرارة ما دون الصفر دائما، ودرجات الحرارة خلال فصل الشتاء يمكن أن تنخفض إلى 100 درجة تحت الصفر فهرنهايت (-73 درجة مئوية). ويمكن لمعظم الطائرات لا تهبط على الجليد في تلك درجات الحرارة، وبالتالي فإن الفرق آيس كيوب يمكن أن تعمل فقط خلال فصل الصيف في القطب الجنوبي، الذي يمتد من تشرين الثاني وحتى شباط / فبراير.

الضغط الجوي منخفض، لذلك قد يكون من الصعب على التنفس حتى يتأقلم الجسم. أيضا، في تلك الضغوط الأدنى، يتبخر الماء بسرعة أكبر ، لذلك فمن السهل للعلماء لتصبح المجففة. وإليك كيف يحصلون على مياه الشرب : "حلقة الماء الساخن تحركها الى كهف ذوبان الجليد لمبة في الجليد المبالغ تتسرب المياه من أصل المذابة للشرب والاستخدامات الأخرى للمياه". (والعلماء مكعب الثلج الحفاظ على بلوق، حتى تتمكن من متابعة مع مغامرات في أنتاركتيكا.)

الحصول على جميع تلك أجهزة الاستشعار في الجليد لم يكن نزهة، وإما. واستخدم الباحثون في المياه المحسن الحفر، والتي يمكن تتحمل بشكل نظيف من خلال أكثر من كيلومترين من الثلج في أقل من يومين باستخدام الماء الساخن. بمجرد حفر حفرة، فإنها يمكن أن تعلق على أجهزة الاستشعار البصرية والكابلات أقل منهم في حفرة. ثم تجميد الجليد إلى أكثر من السلاسل. (لحسن الحظ، تماما 98 ٪ من DOMs أكثر من 5000 يعملون تماما، لأن لا يمكن الوصول إليها من أجل الإصلاح أو خدمة تثبيت مرة واحدة.)

نظرا لقصر "الموسم" في القطب الجنوبي، وفرق الحفر و النشر عملوا على مدار الساعة في نوبات لتحقيق الاستفادة القصوى من وقتهم المحدود على الموقع.

لماذا الذهاب إلى كل هذه المشاكل؟ حسنا ، والجليد القطبي هو نقي جدا وشفاف بصريا، وخالية من النشاط الإشعاعي، التي يمكن أن تضيف الكثير من اضافية "ضوضاء" الخلفية إلى البيانات. هذه الصفات تجعل من جليد القارة القطبية الجنوبية وسيلة مثالية للكشف عن نيوترينو.

تم تصميم آيس كيوب للبحث عن النيوترونات من خلال الأرض، وذلك باستخدام الكوكب مرشح لتجاهل ميونات من الأشعة الكونية -- التي تشكل معظم ميونات التقطت بواسطة جهاز كشف. ولكن على عكس الأشعة الكونية، يمكن النيوترونات تمر عبر الأرض دون عوائق. انها فقط عندما تكون تلك الاصطدامات نادرة يحدث أن يتم الكشف عن ميونات من النيوترونات. وسوف تكون تلك ميونات السفر التصاعدي. (انظر الصورة في الحق لمسار محاكاة لالنيوترينو ذات الطاقة العالية من خلال التحرك التصاعدي آيس كيوب).

في الأصل، تم تصميم آيس كيوب لسلاسل دوم فقط 80، ولكن في عام 2009 ، بالتعاون قررت إضافة ستة سلاسل بحق صفعة في وسط مجموعة، على فترات أقصر (سبعة أمتار). ودعا ديب كور، أصغر هذه، مجموعة كثافة ينبغي أن تكون قادرة على كشف انخفاض جدا للطاقة النيوترونات وكذلك neutralinos (المرشحين للجزيئات المادة المظلمة)، ودراسة تقلبات نيوترينو -- كيف النيوترونات التغيير "نكهات" كما سيروا في الأرض .

آيس كيوب فقط تسجيل البيانات في عام 2005 ، عندما تم نشر سلاسل استشعار الأولى ، واستمرت في القيام بذلك كما تم نشر سلاسل لاحقة. ولكن مع استكمال المشروع في نهاية المطاف، سوف يتمكن العلماء لجمع البيانات من التلسكوب يعمل بكامل طاقته، مع حساسية أكبر بكثير.

"وبالفعل، آيس كيوب وسعت قياسات شعاع نيوترينو الغلاف الجوي للطاقات [العالي]"، وقال الباحث فرانسيس هالزن من جامعة ويسكونسن، ماديسون، في بيان صحفي جبهة الخلاص الوطني. "وبعد الانتهاء من آيس كيوب، ونحن في طريقنا إلى التوصل إلى مستوى من الحساسية بأن قد تسمح لنا أن نرى من مصادر النيوترونات وراء الشمس ".

 

إذا أعجبك هذه المقالة، نرجو منك التصويت لها

تاريخ آخر تحديث: الأحد, 26 شباط/فبراير 2012 16:13