Pod horou Ikeno v Japonsku leží ve staré dole, která leží tisíc metrů pod povrchem, observatoř Super-Kamiokande (SKO). Od roku 1996, kdy začala provádět pozorování, vědci používají detektor Cherenkov tohoto zařízení k hledání známek rozpadu protonů a neutrin v naší galaxii. To není žádný snadný úkol, protože neutrina jsou velmi obtížně detekovatelná.
Ale díky novému počítačovému systému, který bude schopen monitorovat neutrina v reálném čase, budou vědci v SKO schopni v blízké budoucnosti podrobněji prozkoumat tyto záhadné částice. Přitom doufají, že pochopí, jak se hvězdy formují a nakonec se zhroutí do černých děr, a proklouznou na vrchol toho, jak byla hmota vytvořena na počátku vesmíru.
Jednoduše řečeno, Neutrinos jsou jednou ze základních částic, které tvoří vesmír. Ve srovnání s jinými základními částicemi mají velmi malou hmotnost, žádný náboj a s jinými typy částic interagují pouze prostřednictvím slabé jaderné síly a gravitace. Jsou vytvářeny mnoha způsoby, zejména prostřednictvím radioaktivního rozpadu, jaderných reakcí, které pohánějí hvězdu, a supernovy.
V souladu se standardním modelem Velkého třesku jsou neutrina, která zůstala po vytvoření vesmíru, nejhojnějšími částicemi v existenci. V každém okamžiku se předpokládá, že se biliony těchto částic pohybují kolem nás a skrze nás. Ale vzhledem ke způsobu, jakým interagují s hmotou (tj. Jen slabě), je velmi obtížné je detekovat.
Z tohoto důvodu jsou neutrinové observatoře budovány hluboko pod zemí, aby se zabránilo interferenci s kosmickými paprsky. Také se spoléhají na Cherenkovovy detektory, což jsou v podstatě masivní vodní nádrže, které mají na stěnách tisíce senzorů. Tyto pokusy detekovat částice jsou zpomaleny na místní rychlost světla (tj. Rychlost světla ve vodě), což je zřejmé z přítomnosti záře - známé jako Cherenkovovo záření.
Detektor na SKO je v současnosti největší na světě. Skládá se z válcové nádrže z nerezové oceli, která má průměr 41,4 m (136 ft) a průměr 39,3 m (129 ft) a drží více než 45 000 metrických tun (50 000 amerických tun) ultračisté vody. V interiéru je namontováno 11 146 fotonásobičů, které detekují světlo v ultrafialovém, viditelném a blízkém infračerveném pásmu elektromagnetického spektra s extrémní citlivostí.
Vědci SKO už léta používají zařízení k zkoumání solárních neutrin, atmosférických a umělých neutrin. Avšak ty, které jsou vytvořeny supernovy, je velmi obtížné odhalit, protože se najednou jeví obtížné je odlišit od jiných druhů. S nově přidaným počítačovým systémem však vědci Super Komiokande doufají, že se to změní.
Jak Luis Labarga, fyzik na autonomní univerzitě v Madridu (Španělsko) a člen spolupráce, vysvětlil v nedávném prohlášení vědecké zpravodajské službě (SINC):
"Výbuchy supernovy jsou jedním z nejenergičtějších jevů ve vesmíru a většina této energie je uvolňována ve formě neutrin." To je důvod, proč detekce a analýza neutrin vyzařovaných v těchto případech, jiných než ze Slunce nebo jiných zdrojů, je velmi důležitá pro pochopení mechanismů tvorby neutronových hvězd - typu hvězdných zbytků - a černých děr “.
Nový počítačový systém je v zásadě určen k analýze událostí zaznamenaných v hloubkách observatoře v reálném čase. Pokud detekuje neobvykle velké toky neutrin, rychle upozorní odborníky obsluhující kontroly. Poté budou schopni posoudit význam signálu během několika minut a uvidí, zda skutečně pochází z nedaleké supernovy.
"Během výbuchů supernovy se v extrémně malém časovém úseku - za několik sekund - vytvoří obrovské množství neutrin, a proto musíme být připraveni," dodal Labarga. "To nám umožňuje zkoumat základní vlastnosti těchto fascinujících částic, jako jsou jejich interakce, jejich hierarchie a absolutní hodnota jejich hmoty, jejich poločas a jistě další vlastnosti, které si stále nedokážeme ani představit."
Stejně důležitá je skutečnost, že tento systém dá SKO možnost vydávat včasná varování výzkumným střediskům po celém světě. Pozemní observatoře, kde astronomové chtějí sledovat tvorbu kosmických neutrin pomocí supernovy, budou moci předem zaměřit všechny své optické nástroje na zdroj (protože příchod elektromagnetického signálu bude trvat déle).
Prostřednictvím tohoto úsilí o spolupráci mohou astrofyzici lépe porozumět některým nej nepolapitelnějším neutrinům ze všech. Rozpoznání toho, jak tyto základní částice interagují s ostatními, by nás mohlo přiblížit o krok blíže k velké sjednocené teorii - jednom z hlavních cílů observatoře super-kamiokande.
Doposud na světě existuje jen několik detektorů neutrin. Mezi ně patří detektor Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) v Ohiu, observatoř Subdury Neutrino (SNOLAB) v kanadském Ontariu a observatoř Super Kamiokande v Japonsku.
