Po Ikeno kalnu (Japonija), senoje kasykloje, kurios gylis siekia tūkstantį metrų (3 300 pėdų), yra Super Kamiokande observatorija (SKO). Nuo 1996 m., Kai jis pradėjo vykdyti stebėjimus, tyrėjai naudoja šios įstaigos Čerenkovo detektorių ieškodami protonų skilimo požymių ir neutrinų mūsų galaktikoje. Tai nėra lengva užduotis, nes neutrinus aptikti labai sunku.
Tačiau naujos kompiuterinės sistemos, kuri galės stebėti neutrinus realiuoju laiku, dėka SKO tyrėjai artimiausiu metu galės atidžiau ištirti šias slėpinių daleles. Tai darydami, jie tikisi suprasti, kaip susiformuoja žvaigždės ir, galų gale, sugriūti į juodąsias skylutes, ir atsikirsti, kaip materija buvo sukurta ankstyvojoje Visatoje.
Neutrinai, paprasčiau tariant, yra viena pagrindinių dalelių, sudarančių Visatą. Palyginti su kitomis pagrindinėmis dalelėmis, jos turi labai mažą masę, neturi krūvio ir sąveikauja su kitų rūšių dalelėmis tik per silpną branduolinę jėgą ir gravitaciją. Jie sukuriami keliais būdais, ypač per radioaktyvųjį skilimą, branduolines reakcijas, kurios skleidžia žvaigždę, ir supernovos.
Pagal standartinį Didžiojo sprogimo modelį, nuo Visatos sukūrimo likę neutrinai yra gausiausiai egzistuojančios dalelės. Manoma, kad bet kuriuo metu trilijonai šių dalelių juda aplink mus ir per mus. Bet dėl to, kaip jie sąveikauja su materija (t. Y. Tik silpnai), juos yra ypač sunku aptikti.
Dėl šios priežasties neutrinų observatorijos yra pastatytos giliai po žeme, kad būtų išvengta kosminių spindulių įtakos. Jie taip pat remiasi „Cherenkov“ detektoriais, kurie iš esmės yra masyvūs vandens rezervuarai, kurių sienose yra tūkstančiai jutiklių. Tai bando aptikti daleles, kai jos sulėtėja iki vietinio šviesos greičio (t. Y. Šviesos greičio vandenyje), kurį parodo akinantis švytėjimas - žinomas kaip Cherenkovo radiacija.
Šiuo metu SKO detektorius yra didžiausias pasaulyje. Jį sudaro 41,4 m ilgio ir 39,3 m (129 pėdų) skersmens cilindrinis nerūdijančio plieno bakas, talpinantis daugiau kaip 45 000 metrinių tonų (50 000 JAV tonų) ypač gryno vandens. Interjere sumontuoti 11146 daugkartinio stiprintuvo vamzdeliai, kurie ypač jautriai nustato ultravioletiniuose, matomuose ir artimuosiuose infraraudonųjų spindulių elektromagnetinio spektro diapazoną.
Daugelį metų SKO tyrėjai naudojosi šia galimybe saulės neutrinų, atmosferos neutrinų ir žmogaus sukurtų neutrinų tyrimams. Tačiau tuos, kuriuos sukuria supernovos, labai sunku aptikti, nes jie atsiranda staiga ir juos sunku atskirti nuo kitų rūšių. Tačiau su naujai pridėta kompiuterine sistema „Super Komiokande“ tyrėjai tikisi, kad ji pasikeis.
Kaip neseniai paskelbtame pranešime Mokslinių žinių tarnybai (SINC) paaiškino Madrido autonominio universiteto (Ispanija) fizikas Luisas Labarga:
„Supernovos sprogimai yra vienas energingiausių reiškinių Visatoje ir didžioji šios energijos dalis išsiskiria neutrinų pavidalu. Štai kodėl šiais atvejais, išskyrus iš Saulės ar kitų šaltinių išmetamus neutrinus, aptikti ir analizuoti yra labai svarbu, norint suprasti neutroninių žvaigždžių formavimo mechanizmus - žvaigždžių liekanų tipą ir juodąsias skyles “.
Iš esmės naujoji kompiuterinė sistema skirta analizuoti įvykius, užfiksuotus observatorijos gelmėse realiu laiku. Jei jis aptinka neįprastai didelius neutrinų srautus, jis greitai įspės kontrolę atliekančius ekspertus. Tada jie galės per kelias minutes įvertinti signalo reikšmingumą ir sužinoti, ar jis iš tikrųjų sklinda iš šalia esančios supernovos.
„Per supernovos sprogimus per labai mažą laiko tarpą - kelias sekundes - susidaro didžiulis skaičius neutrinų, ir todėl mes turime būti pasirengę“, - pridūrė Labarga. „Tai leidžia mums ištirti pagrindines šių patrauklių dalelių savybes, tokias kaip jų sąveika, hierarchija ir absoliuti jų masės vertė, pusinės eliminacijos laikas ir tikrai kitos savybės, kurių mes dar net neįsivaizduojame.“
Ne mažiau svarbu ir tai, kad ši sistema SKO suteiks galimybę iš anksto įspėti viso pasaulio tyrimų centrus. Antžeminės observatorijos, kuriose astronomai nori stebėti, kaip supernova sukuria kosminius neutrinus, tada iš anksto visus savo optinius prietaisus galės nukreipti į šaltinį (nes elektromagnetinis signalas pateks ilgiau).
Įdėdami šias bendras pastangas, astrofizikai gali geriau suprasti kai kuriuos sunkiausiai pasiekiamus neutrinus iš visų. Pamatę, kaip šios pagrindinės dalelės sąveikauja su kitais, galėtų mus priartinti prie Didžiosios vieningos teorijos - vieno iš pagrindinių „Super-Kamiokande“ observatorijos tikslų.
Iki šiol pasaulyje yra tik keli neutrinų detektoriai. Tai apima Irvine-Mičigano-Brookhaveno (IMB) detektorių Ohajo valstijoje, „Subdury Neutrino Observatory“ (SNOLAB) Ontarijuje, Kanadoje, ir „Super Kamiokande“ observatorija Japonijoje.
