یه الگوریتم خفن داره راه پیدا کردن نوترینوها رو آسون می‌کنه!

خب بچه‌ها، یه عالمه ذره عجیب‌غریب داریم که مدام دارن از فضا بهمون می‌خورن، بهشون می‌گن “پرتوهای کیهانی”. اینا ذره‌های باردارن که انرژی فوق‌العاده بالایی دارن؛ حتی شتاب‌دهنده‌های ما هم نمی‌تونن به پایشون برسن! اما یه مشکلی هست: این ذره‌ها وقتی تو فضا حرکت می‌کنن، چون میدان‌های مغناطیسی مثل تله می‌مونن براشون، خط‌مسیرشون منحرف میشه و اصلاً مشخص نیست دقیقاً از کجا اومدن. یعنی ریشه‌هاشون همیشه گنگ مونده بود.

حالا یه راه میان‌بُر داریم به اسم “نوترینو”. نوترینوها بهشون می‌گن ذرات “شبح‌گونه”، چون فوق‌العاده کم‌تعامل با ماده هستن و مستقیم از محل پیدایش میان تا زمین، بدون اینکه مسیرشون تغییر کنه. توی این حالت، اگه بتونیم منشاء نوترینوها رو کشف کنیم، شانس داریم منبع پرتوهای کیهانی رو هم شناسایی کنیم.

برای این کار، یه دتکتور خیلی غول داره به اسم “IceCube” (آیس‌کیوب یعنی مکعب یخ) تو قطب جنوب درست کردن، چند کیلومتر زیر یخ! وظیفه‌ش همینه: بشینه منتظر یه تصادف نادر نوترینو با یه اتم تو یخ‌های قطب بمونه.

البته تا الان تکنولوژی اون‌قدر دقیق نبود و فقط یه بازه بزرگ از آسمون رو نشون می‌داد که نوترینو شاید از اونجا اومده باشه! اینجوری واقعاً نمی‌شد دنبال منابع پرتوهای کیهانی بگردن.

اما حالا، چندتا پژوهشگر از دانشگاه بوخوم آلمان (RUB) یه الگوریتم جدید نوشتن که IceCube رو خیلی دقیق‌تر و سریع‌تر کرده. این الگوریتم دو مرحله داره: اول، تو ۳۰ ثانیه یه تخمین اولیه از مسیر و انرژی نوترینو میده و فوری اطلاعاتش رو برای تمام تلسکوپای دنیا می‌فرسته! یعنی دیگه فرصتی برای هدر رفتن نداریم—همه می‌تونن جهت درست رو نشونه بگیرن تا اگه یه اتفاق نادر مثلاً فوران گاز یا نور دیدنی باشه، بتونن شکارش کنن.

بعدش، محاسبه‌های دقیق‌تر و سنگین‌تر شروع میشه تا جای نوترینو رو با دقت بیشتری مشخص کنن. بستگی به اینکه چقدر انرژی تو یخ باقی می‌مونه، الگوریتم به دو شیوه کار می‌کنه: یکی به اسم SplineMPE واسه نوترینوهای با انرژی کمتر (یه مدل ریاضی پیشرفته که می‌تونه جای دقیق رو نشون بده)، و یکی هم Millipede Wilks برای مواردی که انرژی بالاست و مسیرها خیلی پیچیده میشن (اینم یه نوع تحلیل پیشرفته برای بررسی مسیرهای نامنظم). پس با این سیستم ترکیبی، محقق‌ها همیشه دقیق‌ترین نتیجه رو می‌گیرن.

حالا نتیجه چی شده؟ مناطقی که نوترینو احتمالاً ازشون اومده، برای سطح اطمینان ۵۰ درصد، پنج برابر کوچیک‌تر شدن و برای سطح ۹۰ درصد، چهار برابر! یعنی آسمون رو هم دقیق‌تر نشونه می‌گیرن و هم تلسکوپ‌ها شانس بیشتری دارن بلافاصله سراغ منبع واقعی برن.

دانشمندا فقط به کشف‌های جدید قانع نشدن. رفتن سراغ بایگانی و کلی هشدار و داده قدیمی آیس‌کیوب رو با همین روش‌های بهبود‌یافته دوباره تحلیل کردن تا یه فهرست تمیزتر و مطمئن‌تر درست کنن. جالب اینجاست که بعضی ارتباط‌هایی که قبلاً فکر می‌کردن واقعی بودن، مثل اینکه نوترینوها از رویدادهای به‌اسم TDE (همون زمانی که یه سیاه‌چاله یه ستاره رو جر می‌ده و تیکه‌پاره می‌کنه!) میان، الان معلوم شد که نه! با بازسازی دقیق‌تر، مسیر نوترینوها اصلاً به این وقایع نمی‌خوره.

در عوض، یه کشف خیلی کنجکاوی‌برانگیز داشتن: دو تا نوترینو هر کدوم با انرژی در حد ۱۰۰ تریلیون الکترون‌ولت (این مقدار انرژی واقعاً زیاده، حتی از چیزی که تو شتاب‌دهنده‌های زمینی درست می‌کنیم چند صدبرابر بیشتره!) احتمال زیاد از یک منبع بودن: کهکشان NGC 7469، یه هسته فعال تو ۲۲۰ میلیون سال نوری اون‌ورتر! البته این هنوز قطعی نیست، چون به روش تحلیل هم بستگی داره، اما خیلی هیجان‌انگیزه و شاید در آینده سر از رازهای بزرگ‌تر هم دربیاره.

این سیستم باعث شده حالا وقتی نوترینو شناسایی میشه، همه‌ی تلسکوپ‌های دنیا فوراً می‌تونن هدف رو بگیرن و به‌سرعت عکس و داده بگیرن، قبل از اینکه پدیده انرژی‌زای مورد نظر تموم بشه یا محو بشه.

اگه بتونن چندبار دیگه از یک نقطه خاص (مثلاً یه کهکشان خاص، منطقه ستاره‌سازی یا حتی یه منبع عجیب!) نوترینو بگیرن، احتمالاً بلاخره میشه منبع اصلی پرتوهای کیهانی رو پیدا کرد؛ یعنی معمایی که بیشتر از صد سال ذهن دانشمندان رو مشغول کرده بود.

در مجموع، این کشف می‌تونه درک ما رو از سیاه‌چاله‌ها، ستاره‌های در حال انفجار و اساساً جاهای پرماجرای عالم خیلی ببره بالاتر!

توضیح دوستانه اصطلاحات:

• نوترینو: نوعی ذره‌ی خیلی سبکه که تقریباً با هیچ‌چی واکنش نشون نمی‌ده!
• الگوریتم: یعنی فرمول یا دستورالعملی که با کامپیوتر اجراش می‌کنی تا یه مسئله رو حل کنه.
• IceCube Neutrino Observatory: اسم یه دتکتور فوق‌العاده بزرگ تو یخ‌های قطب جنوب برای گرفتن نوترینوها.
• پرتو کیهانی: همون ذراتی که با انرژی خیلی بالا از فضا به زمین می‌خورن.

اگه دوست داری جزئیات علمی‌تر بخونی، اصل تحقیقاتشون تو سه مقاله اومده که می‌تونی از لینک‌های اصلی مقاله پیداشون کنی!

منبع: +