จีนสร้างกล้องโทรทรรศน์ใต้ทะเลใหญ่ที่สุดในโลกดักจับนิวทริโน

ทีมนักวิจัยชาวจีนเผยรายละเอียดของแผนการก่อสร้าง “กล้องโทรทรรศน์ตรวจจับนิวทริโนใต้ทะเลลึกเขตร้อน” (Tropical Deep-sea Neutrino Telescope) หรือ “ไทรเดนต์” (TRIDENT) บริเวณก้นมหาสมุทรแปซิฟิก ลึกลงไป 3,500 เมตรในทะเลจีนใต้

อุปกรณ์ดังกล่าวมีชื่อเล่นภาษาจีนว่า “ไห่หลิง” (Hai Ling) ซึ่งมีความหมายว่า “ระฆังทะเล” จะทำหน้าที่ตรวจจับนิวทริโนซึ่งได้ฉายาว่าเป็นอนุภาคผี (ghost particle) เพื่อศึกษาอนุภาคนิวทริโนชนิดหายาก ซึ่งจะบ่งบอกถึงแหล่งที่มาของรังสีคอสมิกจากห้วงอวกาศลึกที่ยังเป็นปริศนาอยู่ได้

นิวทริโนคืออนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่ตรวจจับได้ยาก เนื่องจากมีมวลอยู่น้อยมากเหมือนกับไม่มี สามารถทะลุผ่านวัตถุต่าง ๆ ในจักรวาลไป โดยไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยาใด ๆ ขึ้นทั้งสิ้น จนเป็นที่มาของฉายาที่ทำให้นึกถึงภูตผีปีศาจนั่นเอง

นิวทริโนเป็นอนุภาคที่มีอยู่มากมายมหาศาลในเอกภพ โดยจัดว่ามีมากเป็นอันดับสองรองจากโฟตอนหรืออนุภาคของแสงเท่านั้น ส่วนที่พบบนโลกและในชั้นบรรยากาศโลกส่วนใหญ่ มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดวงอาทิตย์ โดยนิวทริโนปริมาณราว 1 แสนล้านอนุภาค เคลื่อนผ่านพื้นที่ขนาดเท่าปลายนิ้วของเราไปในทุกวินาที

อย่างไรก็ตาม การตรวจจับนิวทริโนนั้นเป็นเรื่องยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับนิวทริโนบางชนิด ซึ่งมักเกิดขึ้นเพราะรังสีคอสมิกพลังงานสูงจากห้วงอวกาศลึก ชนเข้ากับอะตอมในชั้นบรรยากาศโลก (cosmological neutrino)

ด้วยเหตุที่ในบางครั้งนิวทริโนสามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลน้ำ จนเกิดเป็นแสงสว่างวาบขึ้นมาชั่วขณะได้ ทำให้อุปกรณ์ตรวจจับนิวทริโนในปัจจุบันต้องแช่อยู่ในน้ำลึกหรือใต้ก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ TRIDENT ที่มีกำหนดจะก่อสร้างเสร็จในปี 2030 มีการจัดวางตำแหน่งเซนเซอร์ตรวจจับนิวทริโนในทะเลนับหมื่นตัว ครอบคลุมมวลน้ำหลายลูกบาศก์กิโลเมตร จนถือได้ว่าเป็นอุปกรณ์ตรวจจับนิวทริโนใต้ทะเลที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของโลก

รายงานวิจัยว่าด้วยกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าว ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy เมื่อวันที่ 9 ต.ค. ที่ผ่านมา โดยดร.ซู ตงเหลียน หัวหน้าทีมนักวิทยาศาสตร์ผู้รับผิดชอบการก่อสร้าง TRIDENT แถลงว่า การที่อุปกรณ์นี้ตั้งอยู่ในทะเลใกล้กับเส้นศูนย์สูตร จะทำให้มีโอกาสดักจับนิวทริโนที่มาจากห้วงอวกาศได้ทุกทิศทางตามการหมุนของโลก โดยไม่มีจุดบอดในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์เลย

TRIDENT ประกอบไปด้วยเซนเซอร์ตรวจจับนิวทริโน 24,000 ตัวที่แช่อยู่ในน้ำ ซึ่งเซนเซอร์เหล่านี้ถูกแขวนอยู่กับสายเคเบิลความยาว 700 เมตร จำนวน 1,211 เส้น ที่เชื่อมโยงติดกับฐานยึดตรงพื้นก้นทะเล ลึกลงไป 2,800-3,500 เมตร จากผิวน้ำ

มีการจัดเรียงตำแหน่งการวางตัวเซนเซอร์ในรูปแบบที่เรียกว่า Penrose tiling pattern ภายในพื้นที่รูปวงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 กิโลเมตรบนผิวน้ำ ทำให้ขอบเขตการค้นหานิวทริโนของ TRIDENT กว้างไกลมหาศาล ครอบคลุมปริมาตรน้ำทะเลถึง 7.5 ลูกบาศก์กิโลเมตร

ปัจจุบันอุปกรณ์ตรวจจับนิวทริโนที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก คือเซนเซอร์ในก้อนน้ำแข็งของโครงการ IceCube ที่ทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับขั้วโลกใต้พอดี โดยมีขอบเขตการค้นหานิวทริโนครอบคลุมมวลน้ำแข็งปริมาตร 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร

ก่อนหน้านี้จีนได้สร้างเกาะเทียม (artificial island) และสถานที่ทางทหารขึ้นมาหลายแห่งตามแนวปะการังในพื้นที่พิพาททะเลจีนใต้ โดยกล้องโทรทรรศน์ตรวจจับนิวทริโน TRIDENT ถือเป็นสิ่งก่อสร้างล่าสุดที่จีนประกาศจะสร้างในพื้นที่พิพาทดังกล่าว ซึ่งหลายชาติในอาเซียนคัดค้านการอ้างกรรมสิทธิ์เหนือน่านน้ำแห่งนี้ของจีนมาโดยตลอด