Το νετρίνο είναι ένα από τα πιο άπιαστα σωματίδια στο σύμπαν, δεύτερο μόνο μετά την υπερ-μυστηριώδη σκοτεινή ύλη. Συμμετέχουν στην ασθενή πυρηνική αλληλεπίδραση και είναι υπεύθυνα για την πυρηνική σύντηξη και αποσύνθεση. Κάθε φορά που συμβαίνει κάτι πυρηνικό, υπάρχουν νετρίνα. Για παράδειγμα, ο πυρήνας του Ήλιου είναι μια γιγάντια αντίδραση πυρηνικής σύντηξης, οπότε φυσικά παράγει αρκετά νετρίνα. Οι επιστήμονες λένε ότι αν μπορούσατε να κρατήσετε τον αντίχειρά σας προς τον Ήλιο, περίπου 60 δισεκατομμύρια νετρίνα θα περνούσαν από το νύχι του αντίχειρά σας κάθε δευτερόλεπτο. Αλλά τα νετρίνα αλληλεπιδρούν τόσο σπάνια με την ύλη που, παρόλο που τρισεκατομμύρια και τρισεκατομμύρια από αυτά περνούν από το σώμα σας κάθε δευτερόλεπτο, κατά τη διάρκεια της ζωής σας ο συνολικός αριθμός των νετρίνων που θα χτυπήσουν πραγματικά το σώμα σας δεν είναι περισσότερο από ένα.
Τα νετρίνα είναι τόσο απόκοσμα που για δεκαετίες οι φυσικοί υπέθεσαν ότι αυτά τα σωματίδια δεν έχουν καθόλου μάζα και ταξιδεύουν στο σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός. Πρόσφατες μελέτες έχουν αποδείξει ότι τα νετρίνα είναι λίγα, αλλά είναι σημαντικά. Η ακριβής ποσότητα μάζας είναι αντικείμενο ενεργού επιστημονικής έρευνας. Υπάρχουν τρεις τύποι νετρίνων: το νετρίνο ηλεκτρονίων, το νετρίνο μιονίων και το νετρίνο ταυ. Το καθένα εμπλέκεται σε διαφορετικούς τύπους πυρηνικών αντιδράσεων και, δυστυχώς, και οι τρεις τύποι νετρίνων έχουν την παράξενη ικανότητα να αλλάζουν ταυτότητες καθώς ταξιδεύουν.
Η μάζα νετρίνων δεν έχει καμία εξήγηση στο Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής, την τρέχουσα και καλύτερη θεωρία των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων. Έτσι οι φυσικοί θα ήθελαν να κάνουν δύο πράγματα: να μετρήσουν τις μάζες των τριών τύπων νετρίνων και να καταλάβουν από πού προέρχονται αυτές οι μάζες. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να κάνουν πολλά πειράματα.
Το πείραμα Kamiokande στην Ιαπωνία, για παράδειγμα, κατέστησε δυνατή την ανίχνευση νετρίνων που εκπέμπονται από το σουπερνόβα 1987A. Για αυτό χρειάζονταν μια δεξαμενή με περισσότερους από 50 τόνους νερού. Το παρατηρητήριο νετρίνων IceCube στην Ανταρκτική αποφάσισε να ανεβάσει τον πήχη. Αυτό το αστεροσκοπείο αποτελείται από ένα συμπαγές κυβικό χιλιόμετρο πάγου στον Νότιο Πόλο, με δεκάδες χορδές δεκτών στο μέγεθος του Πύργου του Άιφελ βυθισμένες ένα χιλιόμετρο στον πάγο. Μετά από δέκα χρόνια λειτουργίας, το IceCube εντόπισε μερικά από τα πιο ενεργητικά νετρίνα στην ιστορία και έκανε τα πρώτα βήματα προς την εύρεση της προέλευσής τους.
Επίσης ενδιαφέρον:
- Τα πρώτα σωματίδια στο σύμπαν έχουν αναδημιουργηθεί. Spoiler alert: φαίνονται περίεργα
- Ουκρανοί φυσικοί συμμετείχαν στην ανακάλυψη ενός νέου στοιχειώδους σωματιδίου - του oderon
Γιατί τόσο το Kamiokande όσο και το IceCube χρησιμοποιούν τόσο πολύ νερό; Οι επιστήμονες λένε ότι ένα μεγάλο κομμάτι σχεδόν οτιδήποτε μπορεί να είναι ανιχνευτής νετρίνων, αλλά το καθαρό νερό είναι ιδανικό. Όταν ένα από τα τρισεκατομμύρια νετρίνα που περνούν συγκρούεται με ένα τυχαίο μόριο νερού, εκπέμπει μια σύντομη λάμψη φωτός. Τα παρατηρητήρια περιέχουν εκατοντάδες φωτοϋποδοχείς και η καθαρότητα του νερού επιτρέπει σε αυτούς τους ανιχνευτές να προσδιορίζουν την κατεύθυνση, τη γωνία και την ένταση της λάμψης με μεγάλη ακρίβεια (αν το νερό είχε ακαθαρσίες, θα ήταν δύσκολο να ανακατασκευαστεί από πού προήλθε η λάμψη μέσα στο Ενταση ΗΧΟΥ).
Αυτές οι μελέτες είναι κατάλληλες για έρευνες για συνηθισμένα, «καθημερινά» νετρίνα. Αλλά τα πιο ενεργητικά νετρίνα είναι εξαιρετικά σπάνια—και είναι τα πιο συναρπαστικά και ενδιαφέροντα επειδή μπορούν να προκληθούν μόνο από τα μεγαλύτερα γιγάντια γεγονότα στο σύμπαν.
Δυστυχώς, όλη η δύναμη του IceCube, μετά από μια δεκαετία παρατήρησης, μπόρεσε να συλλάβει μόνο μια χούφτα από αυτά τα υπερισχυρά νετρίνα. Η ομάδα του Πειράματος Νετρίνων του Ειρηνικού Ωκεανού (P-ONE) πρότεινε τη μετατροπή ενός απομονωμένου αλλά τεράστιου τμήματος του Ειρηνικού Ωκεανού σε ανιχνευτή νετρίνων. Υποτίθεται ότι μακριές, μήκους χιλιομέτρων χορδές φωτοανιχνευτών θα χαμηλωθούν στον πυθμένα του ωκεανού, με πλωτήρες συνδεδεμένους σε αυτούς, έτσι ώστε οι ανιχνευτές να στέκονται κάθετα στο νερό, σαν γιγάντια μηχανικά φύκια.
Επί του παρόντος, το σχέδιο P-ONE περιλαμβάνει επτά συμπλέγματα 10 χορδών, το καθένα από τα οποία περιέχει 20 οπτικά στοιχεία. Πρόκειται για συνολικά 1400 φωτοανιχνευτές που επιπλέουν στον Ειρηνικό Ωκεανό σε απόσταση πολλών χιλιομέτρων. Όταν τα νετρίνα χτυπήσουν το νερό του ωκεανού και κάνουν μια μικρή λάμψη, οι ανιχνευτές θα μπορούν να το παρακολουθήσουν.
Αλλά ο Ειρηνικός Ωκεανός απέχει πολύ από το να είναι καθαρός, με αλάτι, πλαγκτόν και κάθε είδους απόβλητα ψαριών να επιπλέουν τριγύρω. Αυτό θα αλλάξει τη συμπεριφορά του φωτός μεταξύ των νημάτων, καθιστώντας δύσκολη την ακριβή μέτρηση. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες σημείωσαν ότι το πείραμα θα απαιτήσει συνεχή βαθμονόμηση για την προσαρμογή όλων των μεταβλητών και την αξιόπιστη παρακολούθηση των νετρίνων. Ωστόσο, η ομάδα του P-ONE εργάζεται πάνω σε αυτό και ήδη σχεδιάζει να δημιουργήσει ένα μικρότερο demo δύο ροών ως απόδειξη της ιδέας.
Διαβάστε επίσης:
- Οι αστροφυσικοί για πρώτη φορά εντόπισαν τη συγχώνευση άστρων νετρονίων και μαύρων τρυπών
- Ένα υβριδικό σωματίδιο που ανακαλύφθηκε πρόσφατα θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στα ηλεκτρονικά