هناك أماكن على الأرض حيث الصمت ليس مجرد غياب للصوت، بل ملاذ تم بناؤه بعناية بعيدًا عن ضجيج الكون. في أعماق الأرض، محمية بطبقات من الصخور والتربة، يبني العلماء أدوات مصممة لسماع همسات قد تختفي في فوضى الإشعاع الكوني.
في أحد هذه الأماكن الهادئة، يستعد الباحثون لتلسكوب يختلف عن النوع الذي يتطلع لأعلى نحو النجوم من خلال العدسات أو المرايا. بدلاً من ذلك، ستراقب هذه الأداة شيئًا أكثر غموضًا - جزيئات صغيرة تتجول في الفضاء تقريبًا دون أن تمسها المادة.
تُعرف هذه الجزيئات بالنيوترينوات، وهي من بين أكثر المسافرين غموضًا في الكون.
تنتج بكميات هائلة من التفاعلات النووية داخل النجوم، تتدفق النيوترينوات إلى الفضاء وتخترق الكواكب والنجوم وحتى المجرات بأكملها تقريبًا دون أي تفاعل. يمر تريليونات منها عبر جسم الإنسان كل ثانية دون أن تترك أثرًا.
ومع ذلك، يعتقد العلماء أنه قد تكون هناك رسائل من عصر قديم ضمن تلك النهر غير المرئي من الجزيئات - إشارات تركتها نجوم عاشت وماتت قبل وقت طويل من تشكيل الأرض نفسها.
للتقاط تلك الإشارات، يقوم الباحثون بتطوير كواشف توضع في أعماق الأرض، حيث تمنع طبقات الصخور السميكة معظم الإشعاع الخلفي. محمية من التداخل الكوني، يمكن لهذه الكواشف التركيز على أضعف تفاعلات النيوترينوات.
أحد الأدوات المقترحة، جزء من جيل ناشئ من مراصد النيوترينو الكبيرة، قد تكون حساسة بما يكفي لاكتشاف ما يسميه العلماء نيوترينوات بقايا السوبرنوفا - جزيئات شبحية أُطلقت خلال انفجارات النجوم الضخمة عبر تاريخ الكون.
في كل مرة تنتهي فيها حياة نجم ضخم في سوبرنوفا، تتدفق دفعة هائلة من النيوترينوات إلى الفضاء. على مدى مليارات السنين، تتراكم تلك النيوترينوات، مكونة خلفية كونية خافتة لا تزال تتجول في الكون اليوم.
نظريًا، سيمكن اكتشاف هذه الخلفية العلماء من دراسة الانفجارات التي حدثت قبل مليارات السنين، حتى قبل أن توجد الشمس أو الأرض.
لكن العثور على هذه الجزيئات الباقية أمر صعب للغاية. النيوترينوات نادرًا ما تتفاعل مع المادة، مما يعني أن الكواشف يجب أن تكون ضخمة وحساسة للغاية. تتضمن العديد من التصاميم خزانات ضخمة مليئة بالماء النقي للغاية أو السائل المتلألئ، وهي مواد تصدر ومضات خافتة من الضوء عندما تصطدم نيوترينو أحيانًا بنواة ذرية.
عندما يحدث ذلك التفاعل النادر، تسجل المستشعرات المحيطة بالكاشف دفقة الضوء الصغيرة، مما يسمح للباحثين بإعادة بناء طاقة الجزيء وأصله.
من خلال جمع ما يكفي من هذه الإشارات، يأمل العلماء في قياس توهج النيوترينوات الخافت الناتج عن عدد لا يحصى من انفجارات السوبرنوفا عبر التاريخ الكوني. في جوهرها، ستعمل الكاشف كأداة أثرية للكون - تجمع آثار وفيات النجوم التي حدثت على مدى مليارات السنين.
يمكن أن تقدم مثل هذه الاكتشافات رؤى جديدة حول كيفية تشكل الأجيال الأولى من النجوم، وعاشت، وانتهت. لعبت هذه النجوم القديمة دورًا حاسمًا في تشكيل الكون، وصنعت العديد من العناصر الأثقل التي أصبحت لاحقًا جزءًا من الكواكب والحياة.
لذا، فإن فهم انفجاراتها يمكن أن يساعد العلماء في تتبع سلسلة الأحداث الطويلة التي أدت في النهاية إلى تشكيل أنظمة شمسية مثل نظامنا.
يبقى بناء أدوات قادرة على اكتشاف النيوترينوات الباقية تحديًا علميًا هائلًا. يجب أن تقلل التجارب من الإشارات الخلفية، وتحسن طرق الكشف، وتعمل في بيئات محمية بعناية من التداخل الكوني.
ومع ذلك، يعتقد الباحثون أن التكنولوجيا تقترب من الحساسية المطلوبة لجعل هذه الملاحظات ممكنة.
تتحرك العديد من التجارب الكبيرة للنيوترينوات تحت الأرض حول العالم بالفعل نحو هذا الهدف. مع توسعها في الحجم والدقة، يأمل العلماء أن يبدأوا في اكتشاف التوقيعات الخافتة لانفجارات النجوم القديمة.
إذا نجحوا، فإن الاكتشاف سيقدم شيئًا رائعًا: لمحة مباشرة عن زمن طويل قبل وجود كوكبنا.
في الوقت الحالي، تبقى الكواشف صبورة، مدفونة تحت الجبال والصخور. ومع ذلك، في تلك الظلمة الهادئة، تنتظر الأدوات جزيئات سافرت لمليارات السنين - تحمل معها أصداء النجوم التي كانت تحترق في كون أصغر سناً بكثير.
تنبيه صورة AI الرسوم البيانية تم إنشاؤها بواسطة AI ومخصصة للتمثيل بدلاً من الصور العلمية الحقيقية.
تحقق من المصدر تظهر تغطية موثوقة ومناقشة لهذا البحث في:
Live Science Scientific American Nature News Physics World Science News