ساخت و مونتاژ بزرگ‌ترین ساختار پلکسی گلاس جهان برای شناسایی نوترینوها

به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم؛ مهندسان چینی در حال مونتاژ یک ساختار کروی پلکسی، ساختار هسته‌ای برای نسل بعدی آشکارساز نوترینو چین در رصدخانه زیرزمینی نوترینو جیانگمن (JUNO) و در شهر جیانگمن در استان گوانگدونگ در جنوب چین هستند.

این سازه با ضخامت دیواره 120 میلی متر و وزن بیش از 600 تن، بزرگ‌ترین سازه تک پلکسی در جهان با تولید و ساخت بی‌سابقه است. پس از تکمیل، ساختار کروی پلکسی با 20000 تن سوسوزن مایع، ماده هدف برای گرفتن نوترینوها که ذرات سبک ریز و بدون بار الکتریکی هستند، پر خواهد شد.

نوترینو یک ذره بنیادی است که از نظر الکتریکی خنثی بوده و به ندرت وارد برهمکنش می‌شود. نوترینو به معنی "کوچک خنثی"، معمولاً با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند، از نظر الکتریکی خنثی بوده و قادر است از درون مواد تقریباً بدون هیچ برهمکنشی عبور کند. نوترینوها دارای جرم بسیار کوچک اما غیر صفر هستند.

از آنجایی که نوترینوها بار الکتریکی ندارند، تحت تأثیر نیروهای الکترومغناطیس قرار نمی‌گیرند. نوترینوها تنها تحت تأثیر نیروی هسته‌ای ضعیف که در مقایسه دارای بُرد بسیار کوتاه‌تری از نیروی الکترومغناطیس است، قرار می‌گیرند لذا قادر هستند مسافت‌های بسیار طولانی را درون مواد بدون برهمکنش طی کنند.

ساختار اصلی برای نسل بعدی آشکارساز نوترینو چین در رصدخانه زیرزمینی نوترینو جیانگمن (JUNO)، در شهر جیانگمن در استان گوانگدونگ در جنوب چین

به منظور اطمینان از دقت تجزیه و تحلیل داده‌های آشکارساز، اندازه و موقعیت هر تخته و لایه باید در هنگام مونتاژ به شدت کنترل شود. سازه کروی پلکسی گلاس با ارتفاع 35.4 متر در وسط سازه اصلی که یک شبکه کروی فولادی ضد زنگ است، در حال مونتاژ است که در ژوئن تکمیل شد.

کل ساختار در مرکز یک استخر آبی به عمق 44 متر در غاری عظیم در شهر جیانگمن ساخته شده است. ساختار اصلی توسط 20000 لوله فوتو مولتی پلایر (ضرب‌کننده تشخیص نور) به طول 51 سانتی‌متر با بسیاری از اجزای دیگر پوشانده می‌شود.

سوسوسنج (scintillometer) یا آشکارساز سوسوزن (scintillation detector) نوعی آشکارساز تابش است. سوسوسنج ابزاری است که در آن تابش یوننده تبدیل به فوتون‌های دیدنی می‌شود و این فوتون‌ها با افزاینده فوتونی به‌صورت سیگنال‌های قابل شمارش درمی‌آیند.

این مواد براساس خاصیت تابناکی پس از یونیزه شدن با بازگشت الکترون تولید نور می‌کند. فرایند بازگشت الکترونی از مرتبه چند نانوثانیه شروع می‌شود و در برخی از مواد به دلیل خاصیت فراپایداری این بازگشت امکان دارد تا چند ساعت طول بکشد. این تأخیر زمانی منجر به دو دسته‌بندی عمده فلورسنس و فسفرسانس در این تابش می‌شود.

فوتو مولتی پلایر یا ضرب کننده نور نیز، حساس‌ترین نوع آشکارساز پرتوهای مرئی، فرابنفش و محدوده نزدیک به مادون قرمز هستند. در حالت عادی فوتوالکتریک، به ازای هر فوتون یک الکترون کنده شده خواهیم داشت ولی در اینجا به ازای هر کدام تقریباً 10 به توان 7 الکترون داریم پس جریان و سیگنال خروجی تقویت شده و حساسیت بسیار بالا رفته است. این آشکارسازها از تعدادی صفحات به نام داینود (dynode) تشکیل شده است که وظیفه تقویت جریان را بر عهده دارند و بین کاتد و آند قرار می‌گیرند. با هر بار برخورد الکترون‌ها به این صفحات بر تعداد الکترون‌ها افزوده خواهد شد.

نمایی از رصدخانه زیرزمینی نوترینو جیانگمن (JUNO) در شهر جیانگمن در استان گوانگدونگ در جنوب چین

انتظار می رود این ابزار 2 میلیارد یوانی (حدود 305.3 میلیون دلار) در حدود سال 2023 تکمیل و مورد استفاده قرار گیرد.