Astronomii propun construirea unui telescop cu neutrini în Oceanul Pacific

Neutrinii sunt una dintre cele mai evazive particule din cosmos, pe locul doi după materia întunecată ultra-misterioasă. Sunt produse în cantități considerabile – participă la forța nucleară slabă și sunt responsabile pentru fuziunea și dezintegrarea nucleară. Deci, de fiecare dată când se întâmplă ceva nuclear, neutrinii sunt implicați. De exemplu, miezul soarelui este o reacție gigantică de fuziune nucleară, așa că în mod natural, produce destul de mulți neutrini. Dacă ții degetul mare spre soare, aproximativ 60 de miliarde de neutrini vor trece prin unghia mare în fiecare secundă, conform studiilor anterioare. Dar neutrinii interacționează atât de rar cu materia încât, în ciuda trilioane și trilioane dintre ei trec prin corpul tău în fiecare secundă, în întreaga ta viață, numărul total de neutrini care îți vor lovi corpul este de aproximativ… unu.

Neutrinii sunt atât de fantomatici și efervescenți încât, timp de zeci de ani, fizicienii au presupus că aceste particule sunt complet lipsite de masă, călătorind prin univers cu viteza luminii. Dar după ce munți de dovezi au început să se adune, oamenii de știință au descoperit că neutrinii au o cantitate mică de masă. Exact câtă masă este o chestiune de cercetare științifică activă. Există trei tipuri de neutrini: neutrinul electron, neutrinul muon și neutrinul tau. Fiecare dintre aceste „arome” participă la diferite tipuri de reacții nucleare și, în mod frustrant, toate cele trei tipuri de neutrini au capacitatea ciudată de a schimba de la o identitate la alta în timp ce călătoresc. Deci, chiar dacă reușiți să vedeți un neutrin și să îi determinați tipul, știți doar o fracțiune din ceea ce ați vrea să știți. Masa neutrinilor nu are nicio explicație în Modelul standard al fizicii particulelor, cea mai bună teorie a noastră actuală a fundamentală. Deci, fizicienilor le-ar plăcea să facă două lucruri: să măsoare masele celor trei arome de neutrini și să înțeleagă de unde provin acele mase. Asta înseamnă că trebuie să facă o mulțime de experimente. Majoritatea detectorilor de neutrini sunt destul de simpli: fie configurați un dispozitiv pentru a genera un număr ridicol de buggeri într-un laborator, fie construiți o matrice gigantică pentru a captura unele care provin de pe Pământ. Aceste experimente au făcut multe progrese și au crescut cu fiecare generație. Experimentul Kamiokande din Japonia, de exemplu, a detectat neutrinii veniți de la supernova 1987A. Dar aveau nevoie de o cuvă de peste 50.000 de tone de apă pentru a face acest lucru.

În ultimii ani, Observatorul de neutrini IceCube din Antarctica a crescut antetul. Acest observator constă dintr-un kilometru cub solid (0,24 mile cubi) de gheață la Polul Sud, cu zeci de fire de receptoare de dimensiunea Turnului Eiffel scufundate la un kilometru (0,6 mile) în suprafață. După un deceniu de muncă, IceCube a descoperit unii dintre cei mai energici neutrini vreodată și a făcut pași tentați spre găsirea originilor lor.  De ce atât Kamiokande, cât și IceCube folosesc atât de multă apă? O bucată mare de aproape orice poate servi ca detector de neutrini, dar apa pură este ideală. Când unul dintre trilioanele de neutrini trecători lovește o moleculă de apă aleatorie, emite o scurtă fulgerare de lumină. Observatoarele conțin sute de fotoreceptori, iar puritatea apei le permite acelor detectoare să identifice cu foarte mare precizie direcția, unghiul și intensitatea blițului. (Dacă apa ar avea impurități, atunci ar fi dificil să reconstituiți de unde a provenit blițul în volum.) De acolo, ei pot reconstrui direcția inițială a neutrinului de intrare și pot controla energia acestuia.