'' Translated by hatem10 ''
إنها بداية حقبة جديدة في علم الفلك.
لأول مرة اكتشف العلماء
الجسيمات الشبحية التي ليست فقط خارج كوكب الأرض ،
لكن خارج المجرة.
يأتون من ملايين السنين الضوئية
من حيث تنفجر النجوم أو الثقوب السوداء الهائلة
ابتلع المادة الكونية في دوامات هائلة ، نيوترينوات.
هم الجسيمات الأولية الأكثر شيوعًا الموجودة
والأكثر غموضا.
كل ثانية ، 100 مليار منهم
بسرعة تقترب من سرعة الضوء
من خلال أجسادنا ، دون أن نلاحظ ذلك.
إنهم يتحركون دون عائق عبر الكون
لأنها يمكن أن تطير بسهولة عبر أي شيء.
بالنسبة لي ، النيوترينو هو أقرب شيء
لا شيء يمكننا تخيله.
حجمها صفر ، صفر شحنة ، كتلة قريبة جدًا من الصفر ،
ويتفاعل بشكل ضعيف مع كل شيء ،
ولكن بطريقة أو بأخرى ، فإن النيوترينو ليس شيئًا.
قد يكون مفتاح الكون.
بالنسبة لعلماء الفيزياء الفلكية ،
الكون هو مختبر ضخم
حيث لا يزال يتعين اكتشاف معظم الأشياء.
المسألة التي النجوم والكواكب ،
تتكون السحب الغازية بين النجوم والبشر
تمثل فقط 5٪ من كتلة الكون.
الباقي هو لغز هائل لم يتم حله.
العين البشرية غير كافية بشكل محزن
لرؤية كل شيء في الكون.
علماء الفيزياء الفلكية يبحثون عن جهاز
سيساعدهم على التحقيق
الأحداث الهائلة في الكون
التي لديهم عدد من النظريات ،
ولكن القليل من المعلومات الملموسة الثمينة.
إنها ليست مجرد نيوترينوات ،
في حالتنا ، النيوترينوات ذات الطاقة العالية بشكل خاص.
إنها نيوترينوات تنقل رسالة.
إنهم سفراء.
يخبروننا بشيء عن الشيء
التي جاءوا منها إلينا.
يجب أن يكون هذا الكائن شيئًا
حيث يتم إطلاق طاقة عالية بشكل لا يصدق ،
عدة مرات أعلى من الشمس.
نحن نبحث ، على سبيل المثال ،
في النيوترينوات من العمليات المدمرة للمادة المظلمة.
من المحتمل أن تعطينا هذه النيوترينوات
دلالة على ماهية المادة المظلمة.
قبل 10 سنوات ، فريق دولي من العلماء
بدأ في بناء كاشف عملاق
لالتقاط هذه النيوترينوات عالية الطاقة
في أحد أكثر الأماكن النائية في العالم ،
القطب الجنوبي.
يبحث العلماء في أعماق الجليد
من أجل ومضات الضوء التي يطلقها النيوترينو
عندما تصطدم بالمادة.
مع محطة حفر متنقلة ،
قام فريق البحث بإذابة عدد لا يحصى من الثقوب
كيلومترات في عمق الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي.
هنا ، الجليد عميق ونقي
أن الكاشف الذي يقيس كيلومترًا مكعبًا
لديه مساحة كافية وظروف مثالية.
مثقاب بالماء الساخن يخفض وزنه
لأنها تذوب الجليد ،
مهد الطريق لأجهزة استشعار الصور
في الجليد الصافي.
تتكون الطبقة الأخرى من الغطاء الجليدي من الثلج.
الثلج يتغير
حيث يتم الضغط عليهم بشكل أعمق وأعمق ،
على مدى آلاف السنين
من بلورات الجليد الرشيقة إلى الجليد الشفاف المضغوط.
يتم تحويل رقائق عالية المتر إلى فرن ،
طبقة من الجليد المضغوط.
المزيد والمزيد من الثلج يضغط على الهواء للخروج من الفرن.
يصبح أكثر كثافة وأكثر إحكاما
حتى أصبح أخيرًا جسمًا من الجليد ، خالٍ تقريبًا من الهواء.
أدخل العلماء أجهزة استشعار للصور
حجم كرات السلة في الجليد
على خيوط منفصلة مثل الخرز الملولب ،
حتى عمق كيلومترين ونصف.
في غضون يوم واحد ، تم إغلاق ثقب الحفر.
عند اكتمال العمل ،
كيلومتر مكعب من الجليد مليء بأجهزة الاستشعار.
نعم ، ها نحن ذا.
الكاشف العملاق جاهز الآن.
في أعماق الجليد الصافي ،
حيث يكون الظلام حالك ،
الآلاف من أجهزة استشعار الصور الحساسة للغاية
انتظر الحد الأدنى ولكن بعيد المدى آثار الضوء.
وهذه الآثار تحدث فقط
عندما يصطدم نيوترينو بذرة جليد.
في عام 2013 ، اكتشف العلماء لأول مرة
آثار واضحة للضوء في كاشف ايس كيوب.
لا يمكننا التقاط النيوترينو نفسه.
نادرًا ما يتفاعل مع المادة.
رد الفعل على هذا النوع يحدث فقط في جهاز الكشف لدينا
إذا كنا محظوظين جدًا.
ثم يتفاعل مع ذرة جليد
وتطلق الجسيمات الثانوية ،
التي تحركت مئات الأمتار عبر الجليد.
وراءهم يرسمون كرة من الضوء ،
وهو ما يسمى ضوء Cherenkov
بعد الرجل الذي اكتشفها.
وهذا ما نتعرف عليه باستخدام ايس كيوب.
لقد نجحنا في تحديد النيوترينوات عالية الطاقة
لأول مرة ، إرني وبيرت.
كانت لديهم طاقة عالية لدرجة أنه كان من غير المحتمل للغاية
أنها خلقت في الغلاف الجوي للأرض.
لابد أن هذه النيوترينوات جاءت من خارج نظامنا الشمسي.
عندما يكون النيوترينو الكوني أصغر بكثير
من اصطدام نواة الذرة بذرة جليد ،
يترك وراءه أثرًا للضوء
يمتد على عدة مئات من الأمتار.
أطلق العلماء على اكتشافاتهم اسم إرني وبيرت ،
بعد عقود من البحث.
في جميع أنحاء العالم ،
يبحث العلماء عن هذه الجسيمات المرسلة
من الكون البعيد.
أيضًا على الجانب الآخر من الكوكب ، في أوروبا ،
معهد أبحاث على الساحل الفرنسي ،
جنوب غرب طولون ،
هي الأساس لمشروع متوسطي ضخم.
تم تشييد هذا المبنى في القرن التاسع عشر.
وهو الآن يلتقط بيانات ومضات صغيرة من البحر.
هنا ، يحاول الباحثون فك الشفرة
تذبذبات النيوترينوات ،
تحولهم إلى ثلاث نكهات يسمى
على مسار رحلتهم.
ANTARES ، النموذج الأولي الصغير لكاشف نيوترينو في أعماق البحار
قبالة سواحل جنوب فرنسا.
إنه يرسل البيانات بالفعل.
لا يزال نموذجًا أوليًا.
في غضون بضعة عقود كيلومتر مكعب
يتم تخطيط حقل كاشف كبير ، KM3NeT.
كل مربع يتوافق مع أحد سلاسل الكشف.
كل صليب يمثل الارتفاع
ووقت الفوتون الذي تم الكشف عنه.
لذا في هذه الشاشات ، يمكننا أن نرى نوعًا من التاريخ الزمني
من معدلات العد على الوحدات البصرية.
المصدر الرئيسي للضوء الذي نكتشفه
من النشاط الإشعاعي الطبيعي للملح ،
نظير البوتاسيوم 40 الموجود في الملح ،
يبعث نبضًا بسيطًا من الجسيمات التي تشع الضوء.
لذا فإن معظم هذا الضوء قد حان للتو
لهذا النشاط الإشعاعي الطبيعي في البحر ،
ولكن بين الحين والآخر ،
قد نشهد تقلبًا أو ارتفاعًا في المخطط الزمني ،
وهذا مرتبط بنشاط التلألؤ البيولوجي.
في البحر ، تطورت الكائنات الحية
لإصدار الضوء الخاص بهم عن طريق التلألؤ.
وإذا كان أحد تلك الكائنات
يقترب من التلسكوب ،
يمكنك حتى أن تصطدم بالتلسكوب
واذهبوا وأطلقوا وميضًا من الضوء كرد فعل.
الهدف من بحثنا في التلألؤ البيولوجي
هو الرابط بين قيم التلألؤ البيولوجي
والمعايير الفيزيائية للبحر الأبيض المتوسط ​​،
وهو محيط صغير.
خاصة درجة الحرارة ومحتوى الملح
لها تأثير كبير على السلوك ،
أنماط الحركة ، نسبة الخلط ،
وتيارات الكتل المائية.
نريد أن نفهم هذه التبعيات بشكل أفضل.
سوف يكون KM3NeT متعدد الوظائف
أداة قياس في البحر ،
تزويد علماء الأحياء والجيولوجيين والفيزيائيين بالبيانات.
بصرف النظر عن النيوترينوات ،
يمكن للعلماء بالفعل اكتشاف أنواع معينة
الحيتان والدلافين في البحر الأبيض المتوسط.
ها هو وقت انتهاء الصلاحية ،
وفي العمودية ، يمكنني قراءة ترددات الصوت.
في كل مرة يتم فيها الكشف عن إشارة ،
أرى رمز اللون وأسمع نقرة.
لذا يمكنني سماع إشارات النطاق العريض القصيرة والنقرات في الوقت الفعلي
بضعة أجزاء من الثانية بعد الدلافين أو الحيتان ،
خاصة الحيتان المسننة وحيتان العنبر تنقلها.
منذ 20 عامًا ، بدأنا التطوير
من تلسكوب أنتاريس.
لقد استغرق الأمر بعض الوقت لتعلم حيل التجارة
حول كيفية إنشاء بنى تحتية كبيرة جدًا
عميق جدا في البحر.
كانت أنتاريس في الواقع 12 سلسلة كشف ،
لكن المشروع الذي نبنيه الآن ، KM3NeT ،
سيكون عدة مئات من السلاسل.
لذا فإن هذا سيزيد بشكل كبير من الفرص
ونضمن بشكل أساسي أننا سنكون قادرين على الحصول عليه
الكشف الواضح عن النيوترينوات الكونية.
النيوترينوات في كل مكان حولنا ،
لكن ليس لدينا أي فكرة من أين أتوا ،
هذه الجسيمات الأولية
التي لديها طاقة أكثر ألف مرة
من أكبر مسرع للجسيمات في العالم ،
مصادم هادرون الكبير في جنيف.
مصدر النيوترينو الأكثر تافهًا هو البشر.
كل منا لديه البوتاسيوم في أجسامنا.
نظير مشع للبوتاسيوم ، بوتاسيوم -40 ،
يخضع لاضمحلال بيتا ، والذي ينتج النيوترينوات.
بين أجسادنا
4000 و 5000 نيوترينات في الثانية.
ومع ذلك ، فإن علماء الجسيمات والفيزياء الفلكية
يهتمون كثيرًا بالنيوترينوات الشمسية ،
التي حددناها بالفعل.
في الواقع ، على كل سنتيمتر مربع ،
قل على كل ظفر ،
يصل 60 مليار نيوترينوات شمسية كل ثانية ،
وهم يطيرون من خلالنا ،
بغض النظر عن المكان الذي نقف فيه ،
مواجهة الشمس أو تجاهها.
يتسابق نحو 60 مليار نيوترينوات
من خلال كل سنتيمتر مربع ،
على وجه الأرض كل ثانية.
تحرق الشمس الهيدروجين في قلبها
عند درجة حرارة 15 مليون درجة مئوية.
تنبعث جزيئات الضوء وكذلك النيوترينوات.
تطلب ضوء الشمس الذي نراه آلاف السنين
لتمرير طبقات الشمس المتتالية.
فقط النيوترينوات تغادر القلب على الفور.
بعد ثماني دقائق فقط من إنشائها ،
يصلون إلى الأرض.
لكن هذه نيوترينوات منخفضة الطاقة.
نحن نبحث عن النيوترينوات التي تأتي إلينا
من عمليات مختلفة تمامًا ،
ليس من التفاعلات النووية كما هو الحال في الشمس ،
ولكن من عمليات متسارعة هائلة ،
المسرعات الكونية المشابهة لمسرع جنيف ، LHC ،
ولكن تسارعت عدة مرات أسرع ،
مع طاقة أعلى بكثير.
لهذا السبب نأمل في الحصول على معلومات
من النيوترينوات الكونية ،
التي لا يمكننا اشتقاقها من أي مصدر آخر.
النيوترينوات جزء صغير من الإشعاع الكوني
التي تمطر باستمرار على الغلاف الجوي للأرض.
لقد علمنا بهذا الإشعاع
لأكثر من مائة عام ،
ولكن أين وكيف تنشأ هذه الجسيمات
لا يزال لغزا.
كل ما نعرفه هو ذلك
إنه إشعاع جسيم شديد النشاط ،
تتألف بشكل أساسي من البروتونات والنواة الذرية.
الجسيمات الكونية المشحونة
يتم تحويلها إلى مجالات مغناطيسية.
هذا يعني أنهم يتجولون في الفضاء ،
وبما أنهم يأتون من اتجاه معين ،
يتشتت انتباههم لدرجة أنهم يصلون إلى الأرض
من الاتجاه المعاكس.
لذلك لا يمكننا تتبع طريقهم أو مصدرهم.
طريقهم مشوه.
لذلك نحن بحاجة إلى جسيمات محايدة لا تشتت انتباهنا.
هذا هو السبب في أن النيوترينوات مثالية بالنسبة لنا
لأنهم محايدون ،
لأنها تأتي من كائنات مضغوطة
لا يستطيع الضوء الهروب منها ،
ولأنها تستطيع ببساطة أن تطير عبر المادة.
لا يشتت انتباههم النجوم ولا ذرات الغبار.
هنا في البحر الأبيض المتوسط ​​،
يتم بناء كاشف KM3NeT.
سيتم بناؤه على ثلاثة أقسام ،
واحد منهم قبالة سواحل إيطاليا ،
آخر قبالة سواحل فرنسا ،
والثالث قبالة سواحل اليونان.
ستكون أربعة كيلومترات تحت الماء
وربطها رقميا لتشكيل كاشف عملاق.
في أقصى امتداد لها
KM3NeT سيكون حجمه 10 كيلومترات مكعبة.
في حين أن الجليد هو وسيلة الكشف
من ايس كيوب في القطب الجنوبي ،
وسيط الكشف هنا سيكون الماء.
لكن ظروف البحار العميقة تتطلب مطالب مختلفة تمامًا
على تخطيط وبناء الكاشف.
لقراءة البيانات من الماء ،
العلماء يقومون بتركيب بنية تحتية
في قاع البحر والتي ستجمع البيانات ،
حزمها ونقلها عبر كابلات خاصة في أعماق البحار
إلى محطات التحليل على الساحل.
بأداة نداء المهندس ،
الذي يستخدم ضغط الماء الشديد ،
يحفرون قناة عميقة في الطبقات العليا
من القذائف والحجارة حتى تضرب
طبقة صلبة من الصخور.
على هذا الأساس المتين ، غواص مرافق
يضع الكابل ويغطيه على الفور
مع الصدفة والحجر الجيري والطين للحماية.
لتكديس الكاشف ونقل البيانات
من الكاشف إلى الشاطئ ،
لدينا فقط كابل بحري
وهو كابل اتصالات.
ثم لنقل البيانات فعليًا ،
نستخدم هذه الألياف الضوئية.
لذلك في كابل KM3NeT ، لدينا 36 ألياف بصرية.
لحماية الكابل من الاحتمال
من مراسي القوارب التي تضر بالكابل ،
لدينا هذا الطلاء الإضافي للدروع
حول الكابل ، طبقتان ،
طبقة داخلية هنا وطبقة خارجية أكثر سمكًا هنا.
أبعد من الشاطئ ، إنه درع واحد ،
ثم عندما يكون في المياه العميقة تحت ألف متر ،
لا توجد حماية.
إنه فقط كبل البولي إيثيلين.
يقع موقع Zeuthen جنوب برلين
أحد المراكز الرائدة في أبحاث النيوترينو ،
السنكروترون الألماني ، DESY.
هذا هو المكان الذي يوجد فيه فريق من علماء فيزياء الجسيمات
طورت المجسات
الذي تم بناء ايس كيوب في القطب الجنوبي منه.
في هذا المجال الزجاجي ، ترى أنبوبة مكبرة للصور.
يتم عقده في هذه الوحدة البصرية ،
وهو حساس جدًا للضوء.
بمجرد سقوط فوتون واحد على هذا الجانب ،
ينتج تيارًا كهربائيًا ضعيفًا.
الوحدة الإلكترونية الموجودة هنا في الجزء العلوي من المستشعر
ينبعث التيار.
هذه هي الكرة الزجاجية التي تحمي المستشعر
من الضغط الهائل للجليد العميق.
وفي الداخل ، لدينا الوحدة الإلكترونية ،
الذي يضخم التيار الكهربائي الصغير ،
يرقمها ، ثم يرسل إشارة
إلى مختبر ايس كيوب على السطح.
الآلاف من أجهزة الاستشعار المتزامنة
قياس الوقت الدقيق وقوة الحدث الخفيف
وتوصيل البيانات.
في مختبرهم ،
يعمل الباحثون بالفعل
على الأجيال القادمة من أجهزة استشعار الضوء.
يجب أن تكون أرخص وأبسط وأكثر كفاءة.
فكرة واحدة هي إجراء
ضوء Cherenkov من خلال أنابيب مغلفة.
يبحث العلماء عن الأشعة فوق البنفسجية.
طالب ما بعد الدكتوراه جاكوب فان سانتين
يستعد لمهمته الأولى في القطب الجنوبي.
يجب أن تكون لائقًا حقًا للسفر إلى القطب الجنوبي.
لا بد لي من إجراء فحص طبي شامل.
عندما أحصل على الموافقة ،
سوف انطلق إلى كرايستشيرش ، نيوزيلندا.
سأضطر إلى الانتظار هناك لفترة طويلة
حتى تتحسن الأحوال الجوية.
بعد ذلك ، سأطير ثماني ساعات إلى ساحل القطب الجنوبي ،
وبعد ذلك ساعة ونصف الساعة إلى القطب الجنوبي.
أعمل في مشروع ايس كيوب منذ فترة طويلة ،
لكني لم أشاهد تجربتي مطلقًا.
أنا أتطلع إلى ذلك حقًا.
ومن الرائع السفر
إلى مكان زاره عدد قليل من الأشخاص.
الرحلة إلى القطب الجنوبي
هي مغامرة للعالم الشاب.
أنتاركتيكا أكبر من أوروبا.
يشمل سطحه الأرض والجليد القاري ،
وصفيحة جليدية عملاقة.
98٪ من المنطقة مغطاة بالثلوج والجليد.
في الصيف ، الجليد المحيط بأقصى جنوب القارة
يذوب إلى ثلاثة ملايين كيلومتر مربع ،
سدس سطحه الشتوي.
بسبب ارتفاع تضاريسها ،
درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، وانخفاض هطول الأمطار ،
القطب الجنوبي هي أيضا واحدة من أكثر المناطق جفافا ،
في الواقع ، أكبر صحراء في العالم.
مرت أيام عديدة قبل فان سانتين
يصل أخيرًا إلى القطب الجنوبي.
يطير في المحطة الأخيرة من رحلته إلى القطب الجنوبي
في طائرة إمداد تابعة للجيش الأمريكي.
هبط على الغطاء الجليدي على ارتفاع 3000 متر.
إنه الصيف هنا وموسم الذروة.
يأتي الباحثون إلى القطب الجنوبي في الصيف.
يبقى طاقم هيكل عظمي فقط خلال الشتاء البارد القاتم
للحفاظ على تشغيل الكاشف.
كل من يأتي إلى هنا متحمس للوصول إلى القطب الجنوبي ،
لكن البعض يعاني من داء المرتفعات
من لحظة وصولهم.
يستغرق الأمر بضعة أيام للتأقلم.
بالنسبة للباحثين ،
محطة أموندسن-سكوت ساوث بول الجديدة
هي واحة في وسط الصحراء الجليدية.
يضمن بقائهم على قيد الحياة.
يمكن أن تستوعب المحطة عدة مئات من الأشخاص.
كل شيء هنا بسيط وعملي.
لكن سكوت وأموندسن كانا الأولين
للوصول إلى القطب الجنوبي منذ أكثر من مائة عام
ستندهش من الراحة والتكنولوجيا.
هذه نقطة ساخنة في الفيزياء الفلكية.
في أعماق الجليد الأبدي ،
يكتشف الباحثون إشارات ضوئية كونية.
يبحث ايس كيوب عن النيوترينوات
التي طارت عبر الأرض ،
تلك التي دخلت نصف الكرة الشمالي.
تلك التي دخلت نصف الكرة الجنوبي
يتم البحث عنها في البحر الأبيض المتوسط ​​،
لأن النيوترينوات فقط يمكنها الطيران عبر الأرض.
سيبحث كاشف KM3NeT أيضًا عن الجسيمات
طافوا في الأرض.
بما أن عمق البحر الأبيض المتوسط ​​يزيد عن 5000 متر ،
كاتانيا ، على الساحل الشرقي لصقلية ،
هو مكان مثالي لمحطة البحث.
فريق من العلماء الأوروبيين موجود هنا
لتثبيت القسم الأول من الكاشف في قاع البحر.
قام الفيزيائيون بتكييف هيكل مجسات الصور
لظروف البحار العميقة.
ضغط الماء والملح والتيارات البحرية
هي تحديات هائلة.
يجب حماية الوحدة الإلكترونية الحساسة
لإجراء القياسات الأكثر دقة في أي لحظة.
أكبر مشكلة هي أن هذه الأشياء
على عمق 4000 متر في البحر.
يجب أن يكون كل شيء صحيحًا
لأنه صعب جدًا
لسحبها مرة أخرى من البحر لإصلاحها.
لذلك يجب أن يعمل كل شيء على أكمل وجه
قبل أن تبدأ المهمة.
يستغرق إنتاج واختبار كل وحدة بصرية وقتًا طويلاً
قبل أن يتم إطلاقها ونشرها في البحر.
هذا النوع من الفيزياء ، الفيزياء الفلكية للنيوترينوات ،
هو فرع جديد تمامًا من فروع الفيزياء.
إنها مبتكرة تمامًا.
باستخدام هذه النيوترينوات ، سنقوم بعمل خريطة جديدة للسماء.
يسجل الفيزيائيون أجهزة الاستشعار لفرز البيانات
من الاعماق ينالون.
في محطة سكوت-أموندسن بالقطب الجنوبي ،
يشعر جاكوب فان سانتين الآن بأنه في منزله.
يمكنه الوصول إلى ايس كيوب سيرًا على الأقدام.
إنه يوم جميل تقريبًا لا رياح فيه ،
درجات حرارة في الصيف - 30 درجة مئوية تحت الصفر ،
سطوع الشمس المجيد.
تبعد المحطة عني حوالي 500 متر ،
وأمامي فقط حوالي 500 متر
إلى مختبر ايس كيوب.
أنا ذاهب إلى هناك الآن لأرى كيف يعمل كاشفنا.
هذه القضبان والأعلام هي الأجزاء الوحيدة من ايس كيوب
يمكنك أن ترى على السطح.
معظم الكاشف يكمن
كيلومتر ونصف تحت قدمي.
ايس كيوب هو كاشف رائع للنيوترينو ،
مكعب ثلج عملاق عالي التقنية ،
دفن على عمق كيلومترين ونصف
في الجليد الأبدي في القطب الجنوبي.
الجو مظلم هناك ، والجليد نقي للغاية.
الضوء قادر على إضاءة ايس كيوب دون تشتيت الانتباه.
عيون التلسكوب
لأصغر ومضات من الضوء.
تسجيل 5200 حساس للصور
الضوء الضعيف لمقتفعات الجسيمات ،
التي يمكن أن تسافر مئات الأمتار عبر الجليد.
عندما يتم اكتشاف إشارات الضوء ، وأجهزة الاستشعار
تحويلها إلى إشارات كهربائية وإجراء هذه
على طول الكابلات الفولاذية على السطح ، إلى ايس كيوب ،
في دماغ التلسكوب.
مرحبا.
أول مركز كمبيوتر
تم بالفعل تثبيت في ايس كيوب.
يسجل جميع البيانات من الجليد ،
ترشيحه تقريبًا ،
ثم إرسالها إلى مراكز البحث في جميع أنحاء العالم.
بيانات من أكثر من 5000 جهاز استشعار في الجليد
يتجمع هنا.
هذا هو مركز التحكم في الكاشف.
تستقبل قوتها من هنا ،
آلاف الأمتار من الكابلات
وخزائن مليئة بأجهزة الكمبيوتر.
ليلا ونهارا فريق صغير من العلماء
يراقب الإلكترونيات في ايس كيوب.
تم تعييني لتشغيل الكاشف.
لذا ، مهما حدث ، لا بد لي من حلها.
هذا يجعلني سعيدا
لأن هذه الأضواء التي تراها في الخلف ،
إذا رأيت الأخضر والأصفر والأحمر ،
ثم تأخذ ايس كيوب البيانات.
إنها جميلة ، إيه؟ بلى.
رقيق جدا جدا.
لقد التقطت الكثير من الصور هنا للكابلات.
للحفاظ على تشغيل الكاشف ،
بعض العلماء يظلون على الجليد خلال الشتاء.
ثم إنها 70 درجة مئوية تحت الصفر ودائما في الليل.
تبقى الشمس تحت الأفق.
القمر فقط هو الذي يتبع مساره المعتاد.
هذا مثالي للمشاهدة
الأضواء القزحية القطبية ،
الرياح الشمسية المؤينة التي تلبي الغلاف الجوي للأرض
ويتم تحويلها إلى القطبين.
لكن الآن خلال فصل الصيف في القطب الجنوبي ،
عندما يكون الشتاء في أوروبا ، لا تغرب الشمس أبدًا.
يحيط بالقطب على مسافة ثابتة من الأفق.
إيقاع النهار والليل معلق.
في اليوم 24 ساعة من ضوء الشمس ،
ولا يمكنك توجيه نفسك على موقع الشمس.
إنه مجرد يوم واحد لا يبدو أنه ينتهي أبدًا.
رحلة جاكوب فان سانتنس إلى كاشف ايس كيوب عالي التقنية
ينتهي الجليد في القطب الجنوبي بعد 10 أيام شمسية.
مزرعة كمبيوتر كبيرة في أراضي DESY بالقرب من برلين
هي ذاكرة حديثة وكمبيوتر عملاق.
البيانات من ايس كيوب في القطب الجنوبي
ينتقل هنا عبر القمر الصناعي.
يتم تصفية الإشارات التخريبية والتأثيرات الأخرى.
نقوم بهذا لمليارات الأحداث في ايس كيوب
واكتشف الأحداث النادرة للنيوترينوات الكونية.
تحليل البيانات عملية معقدة للغاية.
أين تفاعل النيوترينو
يحدث في الكاشف؟
ما مقدار الطاقة التي يمتلكها الحدث ،
ومن أي اتجاه أتى؟
إنه مثل البحث عن الإبرة في كومة قش عملاقة
تبحث عن النيوترينوات التي لديها الكثير من الطاقة
قد تكون نشأت خارج مجرتنا.
يواصل العلماء التصفية
الأحداث التي لا تعد ولا تحصى في الجليد
حتى تأتي عبر إشارات الضوء الحاسمة.
هذه هي البيانات الخام.
نرى الكاشف كله ،
ولكن ليس في الوقت الحقيقي ، أبطأ بكثير.
لقد قرأت ثانية واحدة فقط هنا ،
ولكن هذا أبطأ 1000 مرة مما كان عليه في الوقت الفعلي.
التبديل إلى الوقت الحقيقي من فضلك.
ثم يستمر المقطع ثانية واحدة ويومض بجنون.
تصفية البيانات أكثر وأكثر ،
يصل الباحثون إلى هدفهم.
أقوى مسارات الضوء في الجليد
يصل قطرها إلى 600 متر ،
أثر ضوئي بطول 600 متر خلفه جسيم ،
صغير جدًا لدرجة أنه غير مرئي.
الآن نحن حقا لا نرى سوى أثر.
هنا ، الأثر يمر بوضوح عبر الكاشف ،
a myon ينتج إشعاع Cherenkov ، بلا شك.
لم يعد إرني وبيرت بمفردهما.
منذ اكتشافهم ،
تمكن الباحثون من تحديد
النيوترينوات الكونية الأخرى.
الشخص الأكثر طاقة حتى الآن ،
لقد قاموا بتسمية Big Bird.
نأمل أن نكون قادرين على التعرف
مصادر هذه النيوترينوات عالية الطاقة
في أقرب وقت ممكن.
السؤال الكبير هو كيف ينتج هذا الإشعاع الكوني؟
كيف تسارعت؟
ما هي المسرعات الكونية التي يجب أن توجد؟
آمل ألا أضطر لقضاء بقية حياتي
البحث في هذه الأسئلة ،
لكنني بالتأكيد أريد إجابات لهم ،
كلما كان ذلك أفضل.
وسط برلين ، موقع زايس بلانيتاريوم.
هذه واحدة من أكبر القباب السماوية في أوروبا ،
وإدارة المدينة تفعل ذلك
واحدة من أحدث.
أخبار النيوترينوات خارج المجرة
تبهر المخرج.
لإظهارهم في قبة القبة السماوية عند إعادة الافتتاح
سيكون مثيرا.
مدير القبة السماوية تيم فلوريان هورن
متخصص في تصور الظواهر الكونية.
باستخدام أحدث تقنيات الإسقاط ،
يريد إجراء آخر التطورات والاكتشافات
واضح لزواره.
القبة السماوية في برلين هي مسرح علمي حديث.
كلما تم اكتشاف أي شيء جديد ،
نريد التحدث عنها وإظهارها.
يمكننا مساعدة الناس على فهم النيوترينوات بشكل أفضل
إذا تمكنا من إظهار طريقهم عبر الكون.
هذا يعمل جيدًا في القبة السماوية
لأن جمهورنا لديه فكرة
من المسافات الهائلة في الكون.
في الوقت الفعلي ، بالطبع ، سيحتاجون إلى شهور للطيران
من خلال النظام الشمسي ،
لذلك علينا تعليق بعض القوانين الطبيعية.
نحن نطير أسرع من سرعة الضوء
إلى مكان حيث في الواقع ،
سوف ندمر بالإشعاع.
إذا غامرنا بما وراء مجرتنا درب التبانة ،
لن نكون قادرين على رؤية المجرات الأخرى
لأن أعيننا لم تُخلق من أجل ذلك.
إنه طريق ضيق نسير فيه.
نريد أن نكون على صواب علميًا ،
ولكن أيضًا مفهومة للجمهور.
لذلك علينا تقديم تنازلات في الدقة العلمية
من أجل الوضوح.
نحن في الأساس مكتب ترجمة للعلوم.
لتصور النيوترينوات المكتشفة حديثًا ،
يلتقي هورن بباحث نيوترينو ،
كريستيان سبيرنج ،
وفنانة بصرية في قسم الرسوم المتحركة
في استوديوهات بوتسدام بابلسبيرج السينمائية.
هدفهم هو جلب نيوترينو كوني إلى الشاشة
لاكتشاف شيء غير مرئي
مفهومة لجمهور عريض.
لا أحد منهم يعرف كيف يبدو النيوترينو حقًا.
إذا أردنا تمثيل النيوترينوات ، فما الذي يمكننا إظهاره؟
كيف نتصور النيوترينو؟
كيف يمكن أن يتحرك عبر الكون؟
لا يمكنني إلا أن أتخيل كيف يتحرك النيوترينو ،
وأتخيل شيئًا مثل ممر طائرة نفاثة
دون رؤية الطائرة نفسها.
أنا مهتم حقًا فقط بكيفية ولماذا يسير في طريقه.
أو أتخيل ببساطة أن النيوترينو هو الحرف اليوناني nu.
هذا يكفي بالنسبة لي.
في الأساس ، أرى فقط صيغة.
في هذه القضية ، أسأل نفسي من أين أتوا
كيف يتحركون وكيف نظهر ذلك؟
سأقدم اقتراح.
أنا النيوترينو.
أطير عبر الغرفة.
نعم ، قد تكون الرحلة الذاتية هي الحل.
أنا أتسابق عبر الكون ، تقترب المجرات المختلفة ،
أتركهم ورائي ، ثم تأتي مساحة فارغة ،
مجرد مساحة فارغة.
ثم في مرحلة ما ، تظهر مجرتنا
ثم كرة زرقاء في المسافة ،
وهذه هي الأرض.
حتى الآن ، لم يفكر Spiering إلا في النيوترينوات
كجزيئات بدون شكل.
يقدمه الفنان التشكيلي بأفكار مختلفة.
هذا أشبه بالنموذج الذري ،
بالتأكيد ليس نيوترينوًا في فهمي.
بالنسبة لي ، النيوترينو أشبه بالنقطة
بدون بنية ، صغيرة جدًا.
حسنًا ، الاقتراح التالي ،
نموذج يتألق ويبدو أنه غير ملموس
مع تذبذب خارجي.
هذا يشبه الجان الودودين ،
تتأرجح حول كرة خضراء
مع اهتزاز العصابات الخضراء.
أفهم.
هذا مثير للاهتمام ، خارج التركيز.
يجعلني أفكر على الفور في الانفجارات الشمسية.
بالطبع ، لدينا مشكلة أيضًا
أن بعض الصور مألوفة بالفعل.
ربما يبدو هذا مثل ستار تريك.
يتجول في الفضاء بشكل غير حاسم.
ويبدو أنه انتهى.
نعم ، نيوترينو متحمس للغاية.
في السابق ، رأيت شيئًا مثيرًا للاهتمام
في معاينة الكمبيوتر ،
كرة محددة بدقة بدلاً من كرة البلياردو.
إذا كانت هذه الحواف يمكن أن تتلاشى أو تتلاشى ،
أعتقد أننا سنكون أقرب إلى الجسيم الشبحي.
بالنسبة لي ، إنها كبيرة جدًا بالنسبة إلى الشاشة.
ليس هناك أى مشكلة.
نعم ، هكذا ، دعونا نجرب ذلك.
في مركز فيزياء الجسيمات في مرسيليا ،
يستعد فريق البحث الفرنسي للتثبيت
أول سلسلة للكشف عن KM3NeT.
هذه عيون التلسكوب
ومضاعفات الصور حساسة جدًا للضوء.
يمكنهم التقاط فوتون واحد فقط.
تتطلب العين البشرية في الواقع حوالي سبعة فوتونات
قبل أن تتمكن من تشغيل أنك اكتشفت شيئًا ما ،
في حين أن هذه أكثر حساسية من عين الإنسان.
ونحتاج إلى قياس الموضع الذي يصل منه الفوتون
على الكاشف بدقة بضعة سنتيمترات.
لكن بالطبع ، في قاع البحر ،
لدينا تيارات بحرية وفي الواقع ،
كل شيء يتحرك قليلا.
وهكذا داخل الوحدة البصرية ،
لدينا بعض البوصلات الدقيقة للغاية
التي تقيس دوران الكرة
وميلها في كل الاتجاهات.
بمجرد أن يضرب النيوترينو
نواة الذرة في الكاشف ،
يتسابق عليه باعتباره myon.
ينبعث الميون الضوء
وينشط الحواس الفردية على مسار الرحلة.
من اتجاه مسار الرحلة ،
يمكن للباحثين إعادة بناء موقع مصدره.
مقدار الضوء الذي نرصده في التلسكوب
يعتمد في الواقع على طاقة النيوترينو.
لذلك إذا كان لنيوترينو منخفض الطاقة أن يتفاعل ،
لن يكون هناك الكثير من الضوء ،
بينما ، عندما يكون حدثًا عالي الطاقة ،
سوف يضيء الكاشف بالكامل مثل شجرة عيد الميلاد.
سوف يكون KM3NeT كاشفًا قويًا في أعماق البحار ،
نظرائهم من ايس كيوب في نصف الكرة الشمالي.
يبلغ طول كل سلسلة كاشف 800 متر
ويحمل 18 حساسا بحجم كرة السلة.
لذا ، إذا كنت قادرًا على التجول في قاع البحر
بين غابة أجهزة الكشف ،
أعتقد أنه سيكون مشهدًا مثيرًا للإعجاب.
التلسكوب ليس صلبًا.
يطفو على تيار الماء.
لذلك يجب على كل جهاز استشعار إعادة تحديد موضعه باستمرار.
هذه هي الطريقة الوحيدة التي يمكن للباحثين تحديدها
اتجاه النيوترينوات.
العودة إلى استوديو الرسوم المتحركة.
من القبة السماوية
أحضر تيم فلوريان هورن برنامجًا برمجيًا
يمكنه محاكاة الكون المعروف.
في هذه المساحات الشاسعة ، يحاول الفريق الإنشاء
طريق مستقيم ميت للنيوترينو
من مصدره الى الارض.
لا يمكن أن تمثل بطاقة الرسوميات أو نظام الكمبيوتر
هذه المقاييس الكبيرة بشكل معقول.
علينا أن نكون ماكرون بعض الشيء.
سنضغط على أنظمة التنسيق المختلفة ،
وسنطير أسرع بكثير من الضوء.
عندما نعبر المادة ،
سواء كانت الأرض أو كويكبًا ،
سيكون من الجيد محاولة التكبير على المستوى الذري.
أعني المستوى حيث ، كنيوترينو ،
لا أرى سوى ذرة أمامي ،
النواة في المركز مع عدد قليل من الإلكترونات التي تدور حولها.
لأنه في نهاية اليوم ،
الذرة نظام فارغ
من خلالها يطير النيوترينو دون عوائق تمامًا.
تتكون الأرض كلها بشكل أساسي
من هذه الأنظمة الفارغة.
ولهذا السبب فهي مسامية للنيوترينوات غير المدعوة.
يجب أن يوضح المستوى الذري سبب وجود النيوترينو
يمكن أن تطير دون عوائق عبر الجدران والكواكب بأكملها ،
رحلة عبر الفراغ.
في مرسيليا ، يستعد الباحثون
لنقل سلسلة كاشف.
هنا ، لدينا الهيكل الذي نستخدمه لتثبيت KM3NeT
على عمق أربعة كيلومترات في البحر الأبيض المتوسط.
تمتد خطوط مستشعر KM3NeT على ارتفاع مئات الأمتار
عموديًا من قاع البحر.
800 متر عند ضبط الطاقات الأعلى
وارتفاعه 200 متر لإعدادنا هنا في فرنسا.
ولكن قبل تثبيت هذه الهياكل العمودية ،
نقوم أولاً بلف الكابل ، وهو كابل مرن ،
على هذا الهيكل العمودي.
يتم تخطيط كل إجراء بعناية واختباره عدة مرات.
العلماء يلفون خيطًا
مع مجالات التعداد إلى كرة كبيرة.
لقد طوروا مرساة خاصة
لتأمينه في قاع البحر.
الخطوة الأخيرة في قاعة البناء
هو تحميل الخيط الملفوف على المرساة الصفراء.
أول سلسلة مستشعرات جاهزة للشحن.
جنبا إلى جنب مع المرساة ، يتم تحميلها وإرسالها.
سفينة أبحاث تنقلها على بعد 40 كيلومترًا من الشاطئ.
الليلة ، من المقرر أن تصل سلسلة KM3NeT الأولى
قاع البحر الأبيض المتوسط
على عمق ثلاثة آلاف ونصف متر.
ببطء بسرعة 12 مترًا في الدقيقة ،
المرساة وأجهزة الاستشعار تتزامن مع قاع البحر.
يرافقهم روبوتات غاطسة ،
بتوجيه من المهندسين على متن سفينة الأبحاث.
بعد أربع ساعات ونصف ، يصل الحمل إلى القاع.
تربط الأذرع الروبوتية الكابلات التي تربط المرساة
مع البنية التحتية لأعماق البحار
ينقل الطاقة والمعلومات
الى المحطة الساحلية.
ثم ترفع العوامة الهيكل.
يتم فك سلسلة المستشعر بشكل عمودي من الإطار المعدني
مثل الصوف من الكرة
ويطلق مستشعرات الصور الفردية
إلى مواقعهم النهائية المحددة.
تم تجميع سلسلة الكاشف الأولى بنجاح.
مئات أخرى ستتبع.
قريباً ، سوف تكون KM3NeT قادرة أيضًا
لتحديد النيوترينوات خارج المجرة.
في القبة السماوية في برلين ،
يريد فريق الرسوم المتحركة للباحث إلقاء نظرة
في أولى نتائجه ، عرض كوني أول.
ينظر العلماء إلى الكون على أنه مختبر ضخم
لاختبار صلاحية القوانين الأساسية للفيزياء
والتحقيق في المناطق
حيث الجاذبية والكثافة ودرجة الحرارة
عالية للغاية ،
هناك حيث تنفجر النجوم أو تنفجر من الداخل ،
ويتم إنشاء ثقب أسود.
انفجار كوني في معجل جسيمات عملاق ،
على بعد مليون سنة ضوئية ،
نفاثة عملاقة أرسلها ثقب أسود عملاق
في قلب مجرة ​​نشطة.
يمكن لهذه الطائرات أن تصل إلى مئات الآلاف من السنين الضوئية
في الفضاء بين المجرات.
إنها تسرع الجسيمات الكونية ،
وبالتالي إنتاج النيوترينوات.
النيوترينو يطير أبطأ قليلاً من سرعة الضوء.
لأنه لا يشتمل إلا على القليل من المادة
ولا يتم شحنه ،
الجسيمات الأخرى لا تبطئها
أو صرف انتباهه عن مسار رحلته.
لذلك يمكن أن تمر عبر كل شيء
دون المخاطرة بالتصادم.
الذرات التي تتكون منها أجسادنا ،
يتكون من أكثر من 99٪ مساحة فارغة.
بين النواة في المركز
وحتى الإلكترونات الأصغر التي تدور حوله ،
هناك مساحة كبيرة للنيوترينو
ولا شيء سوى مجال كهربائي.
ولكن على عكس معظم الجسيمات الأخرى ،
لا يسجل النيوترينو القوى الكهربائية.
يجب أن تصطدم مباشرة
بنواة حتى يتم إيقافها ،
وهذا يحدث نادرًا جدًا.
يمكن فقط اكتشاف هذا الحدث النادر
بمساعدة أجهزة الكشف العملاقة.
بالصدفة فقط
ومع وجود خطر طفيف يقدره العلماء ،
هل يضرب نيوترينو نواة ذرية.
الآن هذه النيوترينوات خارج المجرة
تم التعرف عليها لأول مرة.
إرني وبيرت هم النجوم الكبار
فيزياء الفلك والجسيمات.
في اكتشاف النيوترينوات الكونية ،
لقد فتحنا نافذة جديدة.
ومع ذلك ، لم نفتحه بشكل كامل ، فقط شق.
نعلم أن هناك شيئًا ما ،
لكننا لم نرسم هذا المشهد الجديد بعد.
عندما نجد المزيد من هذه الجسيمات
وتتبعها إلى مصادر محددة ،
سنتمكن من إنشاء فسيفساء ،
وبعد ذلك يمكننا أن نقول
كيف تعمل هذه المصادر حقًا ،
كيف تعمل أعنف الآلات في الكون.
تظهر الفيزياء الحديثة أن السلوك
من الجسيمات الأولية في أصغر مستوى
وتطور الكون ككل
ترتبط ارتباطًا وثيقًا.
من خلال النماذج والنظريات ، يحاول العلماء القياس
وتوسيع حدود الفيزياء.
سوف تساعد النيوترينوات في إثبات تلك النظريات.
لذلك ، سيكون هدفنا الرئيسي هو الاكتشاف
مصدر واحد يشبه النقطة للنيوترينوات ،
بحيث يمكن أن تكون مصادر مثل الثقوب السوداء ،
مسألة تراكمية ،
تصادم الثقوب السوداء أو انفجارات السوبرنوفا.
للتأكد من أننا نكتشف مثل هذا المصدر ،
سنحتاج إلى شيء مثل 10 نيوترينوات ،
مشيرا من مكان واحد في السماء.
لقد أظهر التاريخ ذلك في كل مرة
قمت بتشغيل تلسكوب جديد ،
لا ينبغي أن تتفاجأ عندما تحصل على مفاجأة.
إذا كانت هناك حضارات عالية التطور
ربما لا يريدون التجسس عليهم
من قبل الحضارات المتخلفة مثل حضارتنا.
ربما قرروا عدم استخدامها
الموجات الكهرومغناطيسية للتواصل ،
لكن شيئًا مختلفًا تمامًا ، على سبيل المثال ، النيوترينوات.
فقط تخيل ، هذا يعني أن النيوترينوات شيء
مثل شفرة مورس من حضارات خارج كوكب الأرض.
'' Translated by hatem10 ''