Nevtrino je eden najbolj izmuzljivih delcev v vesolju, takoj za super skrivnostno temno snovjo. Sodelujejo pri šibki jedrski interakciji in so odgovorni za jedrsko fuzijo in razpad. Kadarkoli se zgodi nekaj jedrskega, obstajajo nevtrini. Sončevo jedro je na primer ogromna reakcija jedrske fuzije, zato seveda proizvede precej nevtrinov. Znanstveniki pravijo, da če bi lahko držali palec proti Soncu, bi skozi vaš noht vsako sekundo šlo približno 60 milijard nevtrinov. Toda nevtrini tako redko sodelujejo s snovjo, da kljub temu, da jih vsako sekundo skozi vaše telo preide na trilijone in bilijone, skupno število nevtrinov, ki bodo dejansko zadeli vaše telo, v vašem življenju ni večje od enega.
Nevtrini so tako srhljivi, da so fiziki desetletja domnevali, da ti delci sploh nimajo mase in potujejo skozi vesolje s svetlobno hitrostjo. Nedavne študije so dokazale, da je nevtrinov malo, a so pomembni. Natančna količina mase je predmet aktivnih znanstvenih raziskav. Obstajajo tri vrste nevtrinov: elektronski nevtrino, mionski nevtrino in tau nevtrino. Vsak je vpleten v različne vrste jedrskih reakcij in na žalost imajo vse tri vrste nevtrinov nenavadno sposobnost spreminjanja identitet med potovanjem.
Masa nevtrinov nima razlage v standardnem modelu fizike delcev, naši trenutni in najboljši teoriji temeljnih interakcij. Fiziki bi torej radi naredili dvoje: izmerili mase treh vrst nevtrinov in razumeli, od kod prihajajo te mase. To pomeni, da morajo opraviti veliko poskusov.
Eksperiment Kamiokande na Japonskem je na primer omogočil odkrivanje nevtrinov, ki jih oddaja supernova 1987A. Za to so potrebovali rezervoar z več kot 50 tonami vode. Observatorij za nevtrine IceCube na Antarktiki se je odločil dvigniti mejo. Ta observatorij je sestavljen iz trdnega kubičnega kilometra ledu na južnem polu, z desetinami nizov sprejemnikov v velikosti Eifflovega stolpa, potopljenih kilometer v led. Po desetih letih delovanja je IceCube zaznal nekaj najbolj energijskih nevtrinov v zgodovini in naredil prve korake k iskanju njihovega izvora.
Zanimivo tudi:
- Prvi delci v vesolju so bili ponovno ustvarjeni. Spoiler opozorilo: izgledajo čudno
- Ukrajinski fiziki so sodelovali pri odkritju novega osnovnega delca - oderona
Zakaj Kamiokande in IceCube porabita toliko vode? Znanstveniki pravijo, da je velik kos skoraj česar koli lahko detektor nevtrinov, vendar je čista voda idealna. Ko eden od trilijonov nevtrinov, ki gredo mimo, trči v naključno molekulo vode, odda kratek blisk svetlobe. Observatoriji vsebujejo na stotine fotoreceptorjev in čistost vode omogoča tem detektorjem, da zelo natančno določijo smer, kot in intenzivnost bliska (če bi imela voda nečistoče, bi bilo težko rekonstruirati, od kod prihaja blisk v glasnost).
Te študije so primerne za iskanje navadnih, "vsakdanjih" nevtrinov. Toda najbolj energični nevtrini so izjemno redki – in so najbolj fascinantni in zanimivi, ker jih lahko povzročijo le največji velikanski dogodki v vesolju.
Na žalost je vsa moč IceCube po desetletju opazovanja uspela zajeti le peščico teh supermočnih nevtrinov. Ekipa pri pobudi Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) je predlagala pretvorbo izoliranega, a velikega dela Tihega oceana v detektor nevtrinov. Predvideva se, da bodo na dno oceana spustili dolge, kilometer dolge nize fotodetektorjev, na katere bodo pritrdili plovce, tako da bodo detektorji stali navpično v vodi, kot velikanske mehanske alge.
Trenutno zasnova P-ONE vključuje sedem grozdov z 10 nizi, od katerih vsaka vsebuje 20 optičnih elementov. Gre za skupno 1400 fotodetektorjev, ki lebdijo v Tihem oceanu na razdalji več kilometrov. Ko nevtrini zadenejo oceansko vodo in naredijo majhen blisk, jim bodo detektorji lahko sledili.
Toda Tihi ocean še zdaleč ni čist, naokoli plavajo sol, plankton in vse vrste ribjih odpadkov. To bo spremenilo obnašanje svetlobe med filamenti, kar bo otežilo natančno merjenje. Zato so znanstveniki ugotovili, da bo poskus zahteval stalno kalibracijo za prilagoditev vseh spremenljivk in zanesljivo sledenje nevtrinom. Vendar ekipa P-ONE dela na tem in že načrtuje ustvarjanje manjše dvotočne predstavitve kot dokaz koncepta.
Preberite tudi:
- Astrofiziki so prvič izsledili zlitje nevtronskih zvezd in črnih lukenj
- Na novo odkriti hibridni delec bi lahko revolucioniral elektroniko