Frontpage Slideshow | Copyright © 2006-2011 JoomlaWorks Ltd.

IceCube Neutrino Observatory อุปกรณ์ในดินแดนน้ำแข็งที่ตรวจจับนิวตริโน

Share

 

IceCube Neutrino Observatory อุปกรณ์ในดินแดนน้ำแข็งที่ตรวจจับนิวตริโน

ทวีปแอนตาร์กติกาอยู่ที่ขั้วโลกใต้เป็นดินแดนที่หนาวเย็นที่สุดในโลก โดยทั่วไปช่วงฤดูหนาวมันจะมีอุณหภูมิราว -80 องศาเซลเซียส (แต่มันเคยมีอุณหภูมิต่ำถึง -89.2 องศาเซลเซียสในปี 1983) และฤดูร้อนมันจะมีอุณหภูมิสูงถึง 5 องศาเซลเซียสได้บริเวณขอบชายฝั่ง

        นอกจากจะหนาวเย็นอย่างยิ่ง

        ภูมิประเทศเกือบทั้งหมดยังเป็นทะเลทรายที่แห้งแล้งเพราะบริเวณแห่งนี้มีความชิ้นในอากาศน้อยมากจนแทบไม่มีฝนหรือหิมะตกเลย  อีกทั้งการอยู่ในทวีปนี้เสี่ยงต่อการถูกแดดเผามากเพราะน้ำแข็งเหล่านี้สะท้อนแสงอาทิตย์และรังสีอัลตราไวโอเล็ตจากดวงอาทิตย์ได้เป็นอย่างดี ที่สำคัญช่วงฤดูหนาวจะมีเวลากลางคืนที่ยาวนานมาก หลายสัปดาห์ดวงอาทิตย์จะไม่ขึ้นเลย และในทางกลับกันในฤดูร้อนจะมีกลางวันที่ยาวนานมากๆ หลายสัปดาห์ดวงอาทิตย์จะวิ่งวนไปรอบขอบฟ้าโดยไม่ตกเลย

        เหตุผลเหล่านี้ทำให้ไม่มีมนุษย์อาศัยอยู่อย่างถาวรเลย จะมีก็เดินทางเข้าๆออกๆรวมแล้วปีหนึ่งราวๆ 5,000คน

        คำถามคือคนเหล่านี้เข้าไปทำอะไรในทวีปมีสภาพแวดล้อมอันแสนโหดร้าย

        คำตอบคือ คนส่วนหนึ่งเข้าทำวิจัยที่ศูนย์ตรวจจับนิวตริโนที่เรียกว่า  IceCube Neutrino Observatory เรียกสั้นๆว่า  IceCube (รูป1)

 

1

 

        นิวตริโนเป็นอนุภาคที่พุ่งออกมาจากดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆทั่วไปในกาแล็กซีของเรา แต่มันเป็นอนุภาคที่ตรวจจับได้ยากมากเพราะมีมวลน้อย,ไม่มีประจุไฟฟ้า ทำให้นักฟิสิกส์ตรวจจับมันผ่านแรงนิวเคลียร์อ่อนได้เพียงอย่างเดียว

        ดังนั้นเมื่อนิวตริโนวิ่งทะลุเข้ามาในน้ำแข็งแล้วเกิดการชนกับโมเลกุลของน้ำแข็ง จะทำให้มีอนุภาคบางอย่างเกิดขึ้น หากอนุภาคที่เกิดขึ้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมากมันจะปลดปล่อยรังสีออกมา ทำให้อุปกรณ์ตรวจจับ 5,160 ตัวที่อยู่ในน้ำแข็งสามารถตรวจจับได้

        เหตุผลหนึ่งของการทดลองที่ขั้วโลกใต้ก็คือรังสีที่อนุภาคแผ่ออกมาสามารถเดินทางผ่านน้ำแข็งใสๆได้

        ความน่าสนใจคือ ตัวตรวจจับจำนวนมากมายเหล่านี้เรียงรายเป็นสายยาว 86 เส้น แต่ละเส้นอยู่ห่างกัน 125 เมตรและเส้นหนึ่งมีตัวตรวจจับ 60ตัว  หลังจากตรวจจับรังสีได้มันจะส่งสัญญาณผ่านสายเคเบิ้ลขึ้นสู่สถานีที่อยู่ด้านบน

        จากรูป 2 จะเห็นว่าเส้นสายเหล่านี้อยู่ลึกลงไปในพื้นน้ำแข็งมากถึง 2.45 กิโลเมตร! กล่าวได้ว่ามันเป็นโครงสร้างที่ใหญ่มโหฬารแต่หลบลึกลงไปใต้พื้นน้ำแข็ง  ใช้งบในการสร้างไปหลายร้อยล้านเหรียญสหรัฐฯ 

 

2

 

        ในปี 2013 สถานีแห่งนี้ประกาศการจรวจจับนิวตริโนได้ 28 อนุภาคซึ่งน่าจะมาจากนอกระบบสุริยะ หนึ่งในนั้นมีนิวตริโนสองอนุภาคที่มีพลังงานสูงที่สุดที่เคยมีการตรวจจับได้ (ถึงกับมีการตั้งชื่อพวกมันเล่นๆว่า "Bert" และ "Ernie") นอกจากนี้ยังตรวจจับปรากฏการณ์เปลี่ยนชนิดของนิวตริโน (neutrino oscillation) เพื่อทำการเปรียบเทียบกับสถานีตรวจจับอื่นๆด้วย

        ในอนาคตเราคงต้องรอดูกันว่าสถานีแห่งนี้จะค้นพบอะไรใหม่ๆให้กับวงการฟิสิกส์โลกบ้าง

 

 

เขียนโดย

อาจวรงค์ จันทมาศ