Neutrino je jedna od najneuhvatljivijih čestica u svemiru, odmah iza supermisteriozne tamne tvari. Oni sudjeluju u slaboj nuklearnoj interakciji i odgovorni su za nuklearnu fuziju i raspad. Kad god se nešto nuklearno dogodi, postoje neutrini. Na primjer, Sunčeva je jezgra ogromna reakcija nuklearne fuzije, pa naravno proizvodi dosta neutrina. Znanstvenici kažu da kad biste mogli podići palac prema Suncu, otprilike 60 milijardi neutrina prošlo bi kroz nokat vašeg palca svake sekunde. Ali neutrini tako rijetko stupaju u interakciju s materijom da, iako trilijuni i bilijuni njih prolaze kroz vaše tijelo svake sekunde, tijekom vašeg života ukupan broj neutrina koji će stvarno pogoditi vaše tijelo nije veći od jednog.
Neutrini su toliko sablasni da su fizičari desetljećima pretpostavljali da te čestice nemaju nikakvu masu i da putuju svemirom brzinom svjetlosti. Nedavne studije su dokazale da je neutrina malo, ali su važni. Točna količina mase je predmet aktivnog znanstvenog istraživanja. Postoje tri vrste neutrina: elektronski neutrino, mionski neutrino i tau neutrino. Svaki je uključen u različite vrste nuklearnih reakcija, a nažalost, sve tri vrste neutrina imaju neobičnu sposobnost mijenjanja identiteta dok putuju.
Masa neutrina nema objašnjenje u Standardnom modelu fizike čestica, našoj trenutnoj i najboljoj teoriji fundamentalnih interakcija. Dakle, fizičari bi htjeli učiniti dvije stvari: izmjeriti mase tri vrste neutrina i shvatiti odakle te mase dolaze. To znači da moraju provesti mnogo eksperimenata.
Eksperiment Kamiokande u Japanu, na primjer, omogućio je otkrivanje neutrina koje emitira supernova 1987A. Za to im je trebao spremnik s više od 50 tona vode. Neutrinski opservatorij IceCube na Antarktici odlučio je podići ljestvicu. Ovaj opservatorij sastoji se od čvrstog kubičnog kilometra leda na Južnom polu, s desecima nizova prijemnika veličine Eiffelovog tornja uronjenih kilometar u led. Nakon deset godina rada, IceCube je detektirao neke od najenergičnijih neutrina u povijesti i poduzeo prve korake prema pronalaženju njihovog porijekla.
Također zanimljivo:
- Ponovno su stvorene prve čestice u svemiru. Upozorenje za spojler: izgledaju čudno
- Ukrajinski fizičari sudjelovali su u otkriću nove elementarne čestice - oderona
Zašto i Kamiokande i IceCube troše toliko vode? Znanstvenici kažu da veliki komad gotovo bilo čega može biti detektor neutrina, ali čista voda je idealna. Kada se jedan od trilijuna neutrina koji prolaze pokraj sudari s nasumično odabranom molekulom vode, emitira kratki bljesak svjetlosti. Zvjezdarnice sadrže stotine fotoreceptora, a čistoća vode omogućuje ovim detektorima da vrlo precizno odrede smjer, kut i intenzitet bljeska (da je voda imala nečistoće, bilo bi teško rekonstruirati odakle je bljesak došao unutar volumen).
Ove studije su prikladne za traženje običnih, "svakodnevnih" neutrina. Ali najenergičniji neutrini iznimno su rijetki — i najfascinantniji su i najzanimljiviji jer mogu biti uzrokovani samo najvećim divovskim događajima u svemiru.
Nažalost, sva snaga IceCubea, nakon desetljeća promatranja, uspjela je uhvatiti samo nekoliko ovih supermoćnih neutrina. Tim inicijative Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) predložio je pretvaranje izoliranog, ali ogromnog dijela Tihog oceana u detektor neutrina. Pretpostavlja se da će na dno oceana biti spušteni dugi, kilometarski nizovi fotodetektora, na koje će biti pričvršćeni plovci, tako da detektori stoje okomito u vodi, poput golemih 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 Tihim oceanom na udaljenosti od nekoliko kilometara. Kada neutrini udare u oceansku vodu i naprave mali bljesak, detektori će to moći pratiti.
Ali Tihi ocean je daleko od čistog, sa soli, planktonom i svim vrstama ribljeg otpada koji pluta okolo. To će promijeniti ponašanje svjetla između filamenata, što otežava precizno mjerenje. Stoga su znanstvenici 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 napraviti manji demo s dva toka kao dokaz koncepta.
Pročitajte također:
- Astrofizičari su prvi put pratili stapanje neutronskih zvijezda i crnih rupa
- Novootkrivena hibridna čestica mogla bi revolucionirati elektroniku