عميقًا تحت الوزن الصبور للجبال، حيث لا تصل أشعة النهار أبدًا ويحمل الهواء هدوء الحجر القديم، يستعد العلماء للاستماع إلى شيء باهت تقريبًا بشكل مستحيل. ليس صوتًا بالمعنى العادي، ولا شعاع ضوء يسافر عبر السماء المفتوحة. بدلاً من ذلك، هو همسة عابرة من أقدم النجوم - أثر عابر لجزيئات سافرت عبر الكون لعدة مليارات من السنين.
تقف الأدوات التي تنتظرها بعيدًا تحت الأرض، مخفية عمدًا عن ضوضاء العالم السطحي.
في أماكن مثل منشأة سانفورد للبحوث تحت الأرض في ساوث داكوتا، يقوم الباحثون بتطوير كواشف مصممة لرصد النيوترينوات - جزيئات شبه عديمة الكتلة تمر عبر المادة العادية كما لو كانت فراغًا خاليًا. تتحرك تريليونات منها عبر كل جسم إنسان كل ثانية، قادمة من الشمس، والمجرات البعيدة، والتاريخ الطويل للانفجارات النجمية المنتشرة عبر الزمن الكوني.
يمر معظمها دون أن يلاحظ.
ومع ذلك، يعتقد العلماء أن بعض هذه النيوترينوات قد تأتي من نجوم عاشت وماتت قبل فترة طويلة من وجود الأرض. إذا تم الكشف عنها، فقد تحمل معلومات نادرة عن الأجيال الأولى من النجوم التي تشكلت بعد أن خرج الكون من عصور الظلام الأولى.
تعتبر هذه البحث جزءًا من تجربة النيوترينو تحت الأرض العميقة، أو DUNE، وهو مشروع دولي ضخم سيستخدم كواشف ضخمة مدفونة عميقًا تحت السطح لالتقاط هذه الجزيئات المراوغة. يحمي الإعداد تحت الأرض الأدوات من الأشعة الكونية والتداخلات الأخرى التي قد تطغى على مثل هذه القياسات الدقيقة.
تعتبر الكواشف نفسها غرفًا ضخمة مليئة بالأرجون السائل، المبرد إلى درجات حرارة منخفضة للغاية. عندما يتفاعل نيوترينو مع ذرة أرجون - وهو حدث نادر - يتم إنتاج ومضات ضوء صغيرة وآثار لجزيئات مشحونة. تسجل المستشعرات الحساسة هذه الإشارات، مما يسمح للعلماء بإعادة بناء نوع النيوترينو الذي مر عبره ومن أين قد يكون قد نشأ.
على مدى عقود، رصدت كواشف النيوترينو جزيئات من الشمس ومن سوبرنوفا قريبة عرضية. لكن الجيل التالي من التجارب يأمل في الذهاب أبعد من ذلك، بحثًا عن خلفية باهتة من النيوترينوات الناتجة عن عدد لا يحصى من الانفجارات النجمية عبر التاريخ الطويل للكون.
تسمى هذه الإشارة أحيانًا بخلفية النيوترينو الناتجة عن السوبرنوفا المنتشرة - ضباب كوني من الجزيئات التي يتم إطلاقها كلما انهارت النجوم الضخمة وانفجرت. قد تكون كل سوبرنوفا فردية بعيدة جدًا بحيث لا يمكن تمييز نيوترينواتها بوضوح، لكن معًا تشكل توهجًا دقيقًا من الجزيئات التي تسير بصمت عبر الفضاء.
سيسمح اكتشافها بفتح نافذة جديدة على الكون المبكر.
على عكس الضوء، يمكن للنيوترينوات الهروب مباشرة من النوى الكثيفة للنجوم المنهارة، حاملة معلومات حول العمليات التي تظل مخفية حتى عن التلسكوبات القوية. نظرًا لأنها تتفاعل بشكل ضعيف مع المادة، يمكنها عبور المجرات، وسحب الغبار، وأنظمة كوكبية كاملة دون أن يتم امتصاصها أو تشتيتها.
بمعنى ما، هم رسل يتذكرون كل ما مروا به.
يأمل العلماء أن تكشف الملاحظات المستقبلية عن مدى تكرار انفجارات أقدم النجوم، ومدى كتلتها، وكيف ساعدت في تزويد الكون بالعناصر التي شكلت لاحقًا الكواكب والحياة. قد تكون الإشارات باهتة، لكن داخلها يكمن سجل يمتد إلى زمن كان فيه الكون نفسه لا يزال شابًا.
في الوقت الحالي، تنتظر الكواشف في الظلام، محاطة بالصخور التي ظلت غير مضطربة لعدة ملايين من السنين.
من المتوقع أن تبدأ تجربة النيوترينو تحت الأرض العميقة، التي هي قيد الإنشاء حاليًا مع مرافق رئيسية في الولايات المتحدة وفي سيرن، عملياتها في العقد المقبل. عند اكتمالها، ستكون واحدة من أكثر مراصد النيوترينو حساسية تم بناؤها على الإطلاق، قادرة على دراسة الجزيئات من السوبرنوفا، ومسرعات الجسيمات، وربما الخلفية المنتشرة للنيوترينوات من الانفجارات النجمية القديمة.
إذا كانت ناجحة، قد تسمح التجربة للعلماء بمراقبة آثار النجوم الباهتة التي احترقت وماتت قبل مليارات السنين من تشكيل الأرض نفسها.
تنويه بشأن الصور: تم إنشاء الرسوم التوضيحية باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي وليست صورًا حقيقية.