Pod horou Ikeno v Japonsku leží v starej bani, ktorá leží tisíc metrov (3 300 stôp) pod povrchom, observatórium Super-Kamiokande (SKO). Od roku 1996, keď začali pozorovania, vedci používajú detektor Cherenkov v tomto zariadení na hľadanie príznakov rozkladu protónov a neutrín v našej galaxii. Toto nie je ľahká úloha, pretože neutrína sa dajú veľmi ťažko zistiť.
Ale vďaka novému počítačovému systému, ktorý bude schopný monitorovať neutrína v reálnom čase, budú môcť vedci v SKO v blízkej budúcnosti podrobnejšie skúmať tieto záhadné častice. Dúfajú pritom, že pochopia, ako sa hviezdy tvoria a nakoniec sa zrútia do čiernych dier, a plížia sa na vrchol toho, ako sa hmota vytvárala na začiatku vesmíru.
Jednoducho povedané, neutrína sú jednou zo základných častíc, ktoré tvoria vesmír. V porovnaní s inými základnými časticami majú veľmi malú hmotnosť, žiadne náboje a s inými druhmi častíc interagujú iba slabou jadrovou silou a gravitáciou. Vznikajú rôznymi spôsobmi, najmä prostredníctvom rádioaktívneho rozkladu, jadrových reakcií, ktoré poháňajú hviezdu, a supernov.
V súlade so štandardným modelom Veľkého tresku sú neutrína, ktoré zostali po vytvorení vesmíru, najčastejšími existujúcimi časticami. V každom okamihu sa predpokladá, že sa bilióny týchto častíc pohybujú okolo nás a cez nás. Ale vzhľadom na spôsob, akým interagujú s látkou (t. J. Iba slabo), je ich detekcia mimoriadne ťažká.
Z tohto dôvodu sú neutrínové observatóriá vybudované hlboko pod zemou, aby sa zabránilo rušeniu kozmickými lúčmi. Spoliehajú sa tiež na detektory Cherenkov, čo sú v podstate masívne nádrže na vodu, ktoré majú na stenách tisíce senzorov. Tieto pokusy detegujú častice, keď sú spomalené na miestnu rýchlosť svetla (t. J. Rýchlosť svetla vo vode), čo sa prejavuje prítomnosťou žiara - známeho ako Cherenkovove žiarenie.
Detektor v SKO je v súčasnosti najväčší na svete. Skladá sa z valcovej nádrže z nehrdzavejúcej ocele s priemerom 41,4 m (136 stôp) a 39,3 m (129 stôp), ktorá drží viac ako 45 000 ton (50 000 amerických ton) ultračistej vody. V interiéri je namontovaných 11 146 fotonásobičov, ktoré detekujú svetlo v ultrafialovom, viditeľnom a infračervenom pásme elektromagnetického spektra s extrémnou citlivosťou.
Vedci SKO už roky používajú zariadenie na skúmanie solárnych neutrín, atmosférických neutrín a človekom vyrobených neutrín. Avšak tie, ktoré sú vytvorené supernovami, sa dajú veľmi ťažko odhaliť, pretože sa náhle javia a je ťažké ich odlíšiť od iných druhov. S novým počítačovým systémom však vedci v Super Komiokande dúfajú, že sa to zmení.
Ako Luis Labarga, fyzik na autonómnej univerzite v Madride (Španielsko) a člen spolupráce, vysvetlil v nedávnom vyhlásení pre Spravodajstvo vedeckých správ (SINC):
„Výbuchy supernovy sú jedným z najenergetickejších javov vo vesmíre a väčšina tejto energie sa uvoľňuje vo forme neutrín. Preto je detekcia a analýza neutrín emitovaných v týchto prípadoch, iných ako zo Slnka alebo z iných zdrojov, veľmi dôležitá pre pochopenie mechanizmov tvorby neutrónových hviezd - typu hviezdnych zvyškov - a čiernych dier “.
Nový počítačový systém je v zásade určený na analýzu udalostí zaznamenaných v hĺbke observatória v reálnom čase. Ak zistí neobvykle veľké toky neutrín, rýchlo upozorní odborníkov obsluhujúcich kontroly. Potom budú schopní vyhodnotiť význam signálu v priebehu niekoľkých minút a uvidia, či skutočne pochádza z neďalekej supernovy.
"Počas výbuchov supernovy sa v extrémne malom časovom úseku - za pár sekúnd - vytvorí obrovské množstvo neutrín, a preto musíme byť pripravení," dodal Labarga. "To nám umožňuje skúmať základné vlastnosti týchto fascinujúcich častíc, ako sú ich interakcie, ich hierarchia a absolútna hodnota ich hmoty, ich polčas rozpadu a určite ďalšie vlastnosti, ktoré si stále nedokážeme ani predstaviť."
Rovnako dôležitá je skutočnosť, že tento systém dá SKO možnosť vydávať včasné varovania výskumným strediskám po celom svete. Pozemné observatóriá, v ktorých astronómovia chcú sledovať tvorbu kozmických neutrín pomocou supernovy, budú môcť vopred nasmerovať všetky svoje optické prístroje na zdroj (pretože príchod elektromagnetického signálu bude trvať dlhšie).
Prostredníctvom tohto spoločného úsilia môžu byť astrofyzici schopní lepšie porozumieť niektorým z najťažších neutrín zo všetkých. Rozpoznanie toho, ako tieto základné častice interagujú s ostatnými, by nás mohlo posunúť o krok bližšie k Veľkej zjednotenej teórii - jednému z hlavných cieľov observatória super-kamiokande.
Doteraz existuje na svete iba niekoľko neutrínových detektorov. Patrí medzi ne detektor Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) v Ohiu, observatórium Subdury Neutrino Observatory (SNOLAB) v kanadskom Ontáriu a observatórium Super Kamiokande v Japonsku.
