Super-Kamiokande - udoskonalony detektor w Japonii usprawni badania neutrin

21 sierpnia 2020 r. w Japonii międzynarodowy zespół naukowców współpracujących przy eksperymencie Super-Kamiokande (SK) ogłosił zakończenie modernizacji ogromnego detektora neutrin otwierającej zupełnie nowe możliwości badawcze. Fizycy – w tym także z Polski - będą mogli m.in. obserwować wybuchy supernowych zachodzące w odległej przeszłości.

Zobacz też: Chłodzenie reaktorów jądrowych a turbulencje.

Gadolin a obserwacje nutrin

Nowe możliwości badań uzyskano dzięki dodaniu związków gadolinu do zbiornika detektora zawierającego 50 mln litrów krystalicznie czystej wody. Gadolin pozwoli na obserwacje neutronów powstających przy oddziaływaniu wysokoenergetycznych antyneutrin z wodą, dzięki czemu będzie można rejestrować antyneutrina powstałe w wybuchach supernowych na początku historii Wszechświata.

Czym są neutrina?

Neutrina – niemal bezmasowe cząstki poruszające się z prędkością bliską prędkości światła – to najbardziej tajemniczy składnik materii. Są trwałe, występują w trzech "rodzajach", ale oscylują, zmieniając swoją tożsamość podczas podróży od źródła do detektora.

Choć we Wszechświecie, a nawet na Ziemi, powstają ich wielkie ilości, to jednak niezwykle trudno je zaobserwować, gdyż bardzo rzadko oddziałują z jakąkolwiek materią. Z drugiej strony, ze względu na swe słabe oddziaływania z czymkolwiek, mogą być bezcennym źródłem niezakłóconej informacji o procesach, które miały miejsce na najdalszych krańcach Wszechświata i w początkach jego ewolucji. Badania neutrin zaowocowały w ostatnich latach dwoma nagrodami Nobla i prestiżową nagrodą Breakthrough Prize.

Polski wkład w Super-Kamiokande

W zakończonych w sierpniu 2020 pracach modernizacji detektora SK brali także udział Polacy, w tym naukowcy z NCBJ. Będą oni uczestniczyć także m.in. w analizie danych eksperymentu nakierunkowanej na poszukiwanie w detektorze ewentualnego sygnału pochodzącego od cząstek ciemnej materii.

Badania naszych naukowców są wspierane przez granty Narodowego Centrum Nauki: SONATA-BIS 2015/18/E/ST2/00758 i 2018/30/E/ST2/00441

Dr Marek Pawłowski (Rzecznik NCBJ)

ip

fot. Miriam Espacio z Pexels