جمعه 21 دی 1403
Friday, 10 January 2025
عصر ایران - پروژه هایپر-کامیوکنده (Hyper-Kamiokande) یا هایپر-کی یکی از پیشروترین پروژه های بین المللی تحقیقات علمی در زمینه نوترینو و واپاشی نوکلئون است که شامل یک آشکارساز آب زیرزمینی چرنکوف نسل بعدی و پرتو نوترینو ارتقا یافته مجتمع تحقیقاتی شتاب دهنده پروتون ژاپن (جی-پارک) می شود.
این پروژه پتانسیل عظیمی برای کشف نقض بار-تقارن لپتونی (نقض سی پی)، بررسی نظریه وحدت بزرگ از طریق کاوش واپاشی پروتون و تعیین ترتیب جرمی نوترینو فراهم خواهد کرد. افزون بر این، هایپر-کی قابلیت مشاهده نوترینوهای خورشیدی و نوترینوهای حاصل از منابع نجومی دیگر را نسبت به پیشینیان خود به طور قابل توجهی افزایش خواهد داد.
نوترینو (Neutrino) یک ذره بنیادی است که از نظر الکتریکی خنثی بوده و به ندرت وارد برهمکنش می شود. دشوار بودن تشخیص نوترینوها بیشتر با اندازه بسیار کوچکشان مرتبط است. آنها 100 هزار برابر کوچکتر از یک الکترون هستند. همچنین، از آنجایی که نوترینوها فقط توسط نیروی هسته ای ضعیف با دیگر ذرات بنیادی برهمکنش نشان می دهند، در نتیجه باید ردیاب های آنها در ابعاد بزرگی ساخته شوند تا تعداد قابل توجهی از نوترینوها را ردیابی کنند.
پس از تصویب بودجه در ژانویه 2020، پروژه هایپر-کی به طور رسمی آغاز شد و انتظار می رود که فعالیت خود را از سال 2027 آغاز کند. حفاری تونل دسترسی به طول دو کیلومتر و تونل های مربوط به تاسیسات آشکارساز به پایان رسیده است. در اکتبر 2022، حفاری یکی از بزرگترین غارهای زیرزمینی جهان برای سازگاری با آشکارساز هایپر-کی آغاز شد.
پروژه هایپر-کامیوکنده توسط دانشگاه توکیو و سازمان تحقیقات شتاب دهنده انرژی بالا (KEK) میزبانی می شود. این پروژه شامل یک آشکارساز آب چرنکوف نسل بعدی و پرتو نوترینوی ارتقا یافته جی-پارک می شود.
همکاری بین المللی هایپر-کی شامل حدود 560 پژوهشگر از 101 موسسه در 21 کشور جهان است. فناوری آشکارساز بر اساس پروژه موفق سوپر-کامیوکنده و مطالعات امکان سنجی تکمیل شده توسط گروه های بین المللی توسعه یافته است. بودجه تکمیلی برای سال مالی 2019، از جمله بودجه ساخت سال اول برای پروژه هایپر-کی، توسط مجلس ژاپن در ژانویه 2020 تصویب شد و پروژه هایپر-کی به طور رسمی آغاز شد.
آشکارساز هایپر-کی در یکی از بزرگترین حفره های زیرزمینی جهان ساخته خواهد شد که حدود 600 متر زیر سطح زمین در زیر معدن کامیوکا در کامیوکا-چو، شهر هیدا، استان گیفو قرار دارد.
آشکارساز به ارتفاع 72 متر و قطر 68 متر با 260 هزار تن آب فوق خالص (Ultrapure Water) پر خواهد شد. آب فوق خالص به آبی گفته می شود که تا حد غیرمتداولی برابر معیارهای خاصی خالص سازی گردیده است. از این آب به طور معمول در صنایع ساخت نیمه هادی ها استفاده می شود.
این آشکارساز به حسگرهای نوری با حساسیت بالا جدید به نام «افزاینده فوتوالکتریک» (Photomultipliers) مجهز خواهد شد و از یک پرتو نوترینو با شدت بالا تولید شده توسط تاسیسات شتاب دهنده ارتقا یافته جی-پارک استفاده خواهد کرد. افزاینده فوتوالکتریک یا پی ام تی از خانواده لامپ های خلا هستند و می توانند نور مرئی فرابنفش و فرکانس های نزدیک فروسرخ را آشکارسازی کنند. این آشکارسازها می توانند نور تابشی را تا صد برابر تقویت کنند.
این پتانسیل عظیمی برای کشف نقض بار-تقارن لپتونی با مشاهده ذرات نوترینو و پادنوترینو از جی-پارک، بررسی نظریه وحدت بزرگ از طریق کاوش واپاشی پروتون و تعیین ترتیب جرمی نوترینو با مشاهده نوترینوهای اتمسفری و ترکیب داده های پرتو فراهم خواهد کرد.
هایپر-کی همچنین قابلیت های بسیار بهتری برای مشاهده نوترینوهای تولید شده توسط منابع مختلف از جمله پرتوهای کیهانی، خورشید، ابرنواخترها و پرتوهای مصنوعی تولید شده توسط یک شتاب دهنده ذرات موجود را نسبت به آزمایش های پیشین مبتنی بر آب خواهد داشت.
