Neutrino je jedna od najneuhvatljivijih čestica u svemiru, odmah iza super-misteriozne tamne materije. Oni učestvuju u slaboj nuklearnoj interakciji i odgovorni su za nuklearnu fuziju i raspad. Kad god se nešto nuklearno dogodi, tu su neutrina. Na primjer, jezgro Sunca je ogromna reakcija nuklearne fuzije, tako da naravno proizvodi dosta neutrina. Naučnici kažu da kada biste mogli da držite palac prema Suncu, otprilike 60 milijardi neutrina bi svake sekunde prošlo kroz vaš nokat. Ali neutrini toliko rijetko stupaju u interakciju s materijom da, iako trilioni i bilioni njih svake sekunde prođu kroz vaše tijelo, tokom vašeg života ukupan broj neutrina koji će stvarno pogoditi vaše tijelo nije veći od jednog.
Neutrini su toliko sablasni da su decenijama fizičari pretpostavljali da te čestice nemaju masu i da putuju kroz svemir brzinom svjetlosti. Nedavne studije su dokazale da je neutrina malo, ali su važni. Tačna količina mase je predmet aktivnih naučnih istraživanja. Postoje tri vrste neutrina: elektronski neutrino, mionski neutrino i tau neutrino. Svaki je uključen u različite vrste nuklearnih reakcija, i nažalost, sva tri tipa neutrina imaju nevjerovatnu sposobnost promjene identiteta dok putuju.
Masa neutrina nema objašnjenje u Standardnom modelu fizike čestica, našoj trenutnoj i najboljoj teoriji fundamentalnih interakcija. Dakle, fizičari bi željeli da urade dvije stvari: izmjere mase tri tipa neutrina i razumiju odakle te mase dolaze. To znači da moraju provesti mnogo eksperimenata.
Eksperiment Kamiokande u Japanu, na primjer, omogućio je otkrivanje neutrina koje emituje supernova 1987A. Za to im je bio potreban rezervoar sa više od 50 tona vode. Neutrina opservatorija IceCube na Antarktiku odlučila je podići letvicu. Ova opservatorija se sastoji od solidnog kubnog kilometra leda na Južnom polu, sa desetinama nizova prijemnika veličine Ajfelovog tornja potopljenih kilometar u led. Nakon deset godina rada, IceCube je otkrio neke od najenergetnijih neutrina u istoriji i napravio prve korake ka pronalaženju njihovog porijekla.
Također zanimljivo:
- Prve čestice u svemiru su ponovo stvorene. Upozorenje na spojler: izgledaju čudno
- Ukrajinski fizičari učestvovali su u otkriću nove elementarne čestice - oderona
Zašto i Kamiokande i IceCube koriste toliko vode? Naučnici kažu da veliki komad gotovo svega može biti detektor neutrina, ali čista voda je idealna. Kada se jedan od triliona neutrina koji prolaze sudari sa slučajnim molekulom vode, on emituje kratki bljesak svjetlosti. Opservatorije sadrže stotine fotoreceptora, a čistoća vode omogućava ovim detektorima da vrlo precizno odrede smjer, ugao i intenzitet bljeska (ako bi voda imala nečistoće, bilo bi teško rekonstruirati odakle dolazi bljesak unutar volumen).
Ove studije su pogodne za traženje običnih, „svakodnevnih“ neutrina. Ali najenergetskiji neutrini su izuzetno rijetki—i oni su najfascinantniji i najzanimljiviji jer mogu biti uzrokovani samo najvećim džinovskim događajima u svemiru.
Nažalost, sva moć IceCube-a, nakon decenije posmatranja, uspela je da uhvati samo šačicu ovih supermoćnih neutrina. Tim u inicijativi Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) predložio je pretvaranje izoliranog, ali ogromnog dijela Tihog oceana u detektor neutrina. Pretpostavlja se da će dugi, kilometarski dugi nizovi fotodetektora biti spušteni na dno okeana, a na njih će biti pričvršćeni plovci, tako da detektori stoje okomito u vodi, poput džinovskih mehaničkih algi.
Trenutno, P-ONE dizajn uključuje sedam klastera od 10 žica, od kojih svaki sadrži 20 optičkih elemenata. Riječ je o ukupno 1400 fotodetektora koji plutaju u Tihom okeanu na udaljenosti od nekoliko kilometara. Kada neutrini udare u okeansku vodu i naprave mali bljesak, detektori će moći da ga prate.
Ali Tihi okean je daleko od čistog, sa solju, planktonom i svim vrstama ribljeg otpada koji pluta okolo. Ovo će promijeniti ponašanje svjetlosti između niti, što će otežati precizno mjerenje. Stoga su naučnici primijetili da će eksperiment zahtijevati stalnu kalibraciju kako bi se prilagodile sve varijable i pouzdano pratili neutrini. Međutim, P-ONE tim radi na tome i već planira kreirati manji demo s dva toka kao dokaz koncepta.
Pročitajte također:
- Astrofizičari su prvi put pratili spajanje neutronskih zvijezda i crnih rupa
- Novootkrivena hibridna čestica mogla bi revolucionirati elektroniku