Ο ανιχνευτής νετρίνων JUNO της Κίνας θα μας βοηθήσει να δούμε αστέρια να εκρήγνυνται

Τρισεκατομμύρια σωματίδια από μακρινά αστέρια και γαλαξίες ρέουν στο

σώμα

σας κάθε δευτερόλεπτο — απλά δεν μπορείτε να τα νιώσετε. Αυτά τα σωματίδια που μοιάζουν με φαντάσματα ονομάζονται νετρίνα. Αν και το σύμπαν τα φτύνει συνεχώς, αυτά τα αντικείμενα μόλις και μετά βίας αλληλεπιδρούν με την ύλη — μπορούν ακόμη και να γλιστρήσουν μέσα από τα πιο σκληρά εμπόδια της ανθρωπότητας, όπως ατσάλινους ή μολύβδινους τοίχους.

Μερικά νετρίνα προέρχονται από

σουπερνόβα

, οι εξωφρενικοί θάνατοι των μεγαλύτερων σταρ. παράγονται επίσης από τη ραδιενεργή αποσύνθεση στα πετρώματα της

Γη

ς, τις αντιδράσεις στον ήλιο, ακόμη και από τα σέλας του πλανήτη μας. Αυτά τα δυσδιάκριτα σωματίδια είναι παντού και κρίσιμα για πολλούς τομείς της επιστήμης, αλλά εξακολουθούμε να χρειαζόμαστε καλύτερους τρόπους για να τα βρούμε. Τώρα, ένα νέο παρατηρητήριο υπό κατασκευή στην επαρχία Γκουανγκντόνγκ της Κίνας

Υπόγειο Παρατηρητήριο Νετρίνων Jiangmen, ή JUNO

— σχεδιάζει να κυνηγήσει αυτά τα άπιαστα σωματίδια με καλύτερη ευαισθησία από ποτέ.

Όπως οι περισσότεροι ανιχνευτές νετρίνων, είναι μια τεράστια δεξαμενή γεμάτη με υγρό για να αλληλεπιδράσουν τα νετρίνα – όσο μεγαλύτερο είναι το δίχτυ, τόσο περισσότερα ψάρια είναι πιθανό να πιάσετε.

“

Όταν ολοκληρωθεί, το

JUNO

θα είναι 20 φορές μεγαλύτερο από τον μεγαλύτερο υπάρχοντα ανιχνευτή του ίδιου τύπου», λέει ο Yufeng Li, ερευνητής και μέλος της συνεργασίας JUNO στο

Ινστιτούτο Φυσικής Υψηλής Ενέργειας (IHEP) στο Πεκίνο

. Επί του παρόντος υπό κατασκευή και αναμένεται να ξεκινήσει να λειτουργεί το

2024

, αυτός ο ανιχνευτής όχι μόνο θα είναι μεγαλύτερος, αλλά και πιο ευαίσθητος σε μικρές διακυμάνσεις στις ενέργειες των νετρίνων από οποιονδήποτε από τους προκατόχους του. Ο Λι προσθέτει, θα είναι «ένα μοναδικό και σημαντικό παρατηρητήριο στην κοινότητα».

[Related: The Milky Way’s ghostly neutrinos have finally been found]

Ο πιο φιλόδοξος στόχος του παρατηρητηρίου είναι να εντοπίσει προληπτικά νετρίνα από αστέρια που πεθαίνουν αλλά δεν έχουν εκραγεί ακόμη. Με αυτόν τον τρόπο, τα τηλεσκόπια μπορούν να πιάσουν αυτά τα αστέρια στην τελική καταστροφική τους πράξη. «Τα νετρίνα αναμένεται να φτάσουν στη Γη ώρες νωρίτερα από τα φωτόνια λόγω της ασθενούς αλληλεπίδρασης φύσης τους», εξηγεί.

Ειρήνη Ταμπόρα

ένας φυσικός στο Ινστιτούτο Niels Bohr στη Δανία που δεν σχετίζεται με το έργο.

Οι αστρονόμοι εξακολουθούν να μην γνωρίζουν τις πιο λεπτές λεπτομέρειες για το πώς εκρήγνυται ένα αστέρι, αλλά η παρατήρηση του σουπερνόβα καθώς ξεκινά μπορεί να βοηθήσει να δοθούν κάποιες ενδείξεις. «Η έγκαιρη ανίχνευση των νετρίνων θα είναι ζωτικής σημασίας για να κατευθύνουν τα τηλεσκόπια προς την κατεύθυνση του σουπερνόβα και να πιάσουν νωρίς την ηλεκτρομαγνητική εκπομπή του», προσθέτει ο Tamborra. Το JUNO θα πρέπει να είναι σε θέση να ειδοποιεί τους αστρονόμους ώρες έως μέρες πριν ένα αστέρι προγραμματιστεί να εκραγεί, δίνοντάς τους χρόνο να προετοιμάσουν και να δείξουν τα τηλεσκόπια τους. Θα μπορούσε ακόμη και να είναι σε θέση να μετρήσει το αχνό υπόβαθρο των νετρίνων που προέρχονται από μακρινούς σουπερνόβα, σε όλο τον γαλαξία, κάτι που προκαλεί μεγάλο ενδιαφέρον για τους κοσμολόγους που προσπαθούν να συνθέσουν μια εικόνα ολόκληρου του σύμπαντος.

Εκτός από τους σουπερνόβα, το παρατηρητήριο θα αναζητά νετρίνα από πολύ πιο κοντά στο σπίτι: πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το κοντινό

Πυρηνικοί σταθμοί Yangjiang και Taishan

παράγουν νετρίνα και οι φυσικοί ελπίζουν να πάρουν μια γεύση από αυτά

γεύσεις νετρίνων

με τον JUNO. Τα νετρίνα έρχονται σε τρεις γεύσεις (ναι, πραγματικά λέγονται έτσι!), γνωστά ως νετρίνα ηλεκτρονίων, ταυ και μιονίων. Μπορούν να αναστρέψουν τις διαφορετικές καταστάσεις τους στις λεγόμενες ταλαντώσεις. Οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν τον αριθμό των νετρίνων κάθε είδους που περιμένουν από το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας και να συγκρίνουν με αυτό που πραγματικά παρατηρούν με το JUNO για να κατανοήσουν καλύτερα αυτές τις ανατροπές.

[Related: This ghostly particle may be why dark matter keeps eluding us]

«Είναι επίσης πολύ πιθανό ότι θα υπάρξουν ανακαλύψεις-έκπληξη, καθώς αυτό συμβαίνει συχνά όταν αναπτύσσονται ισχυρά νέα πειράματα», λέει ο αστροφυσικός του Ohio State University.

John Beacom

.

Το JUNO δεν είναι το μόνο μεγάλο παρατηρητήριο μετά τα νετρίνα. Ο σημερινός μεγαλύτερος ανιχνευτής υγρών νετρίνων είναι

Σούπερ-Καμιοκάντε

στην Ιαπωνία, και οι ερευνητές εκεί σχεδιάζουν μια τεράστια αναβάθμιση για να το κάνουν


Υπερπληθωρισμός

-Καμιοκάντε

. Οι

Ηνωμένες Πολιτείες

μπαίνουν επίσης στο παιχνίδι, χρησιμοποιώντας επί του παρόντος έναν ανιχνευτή στο

Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή Fermi

και σχεδιάζει το δικό του παρατηρητήριο επόμενης γενιάς πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων, που ονομάζεται το

Βαθύ υπόγειο πείραμα νετρίνων

. Αυτά τα έργα είναι μερικά χρόνια μακριά, όμως, γι’ αυτό πρόεδρος του IHEP

Yifang Wang

είπε

Επιστήμη

ότι δίνει στο JUNO «3-προς-1 πιθανότητες για να φτάσετε εκεί πρώτα» για να ανακαλύψει μερικές θεμελιώδεις ιδιότητες των νετρίνων.

Ανεξάρτητα από το ποιος θα κερδίσει τον αγώνα, αυτό το αστεροσκοπείο ανοίγει ένα από τα παράθυρά μας στο σύμπαν λίγο ευρύτερα. «Το JUNO είναι ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός για τη φυσική και την αστροφυσική των νετρίνων», λέει ο Beacom, «και είμαι πολύ ενθουσιασμένος να δω τι θα κάνει».