Ferenc, Olívia
-4 °C
4 °C

Óriástávcsővé változtatnák az Antarktiszt

2004.03.19. 17:35
Amerikai tudósok kontinensméretű neutrínótávcsövet szeretnének létrehozni az Antarktisz jegéből, mellyel egy hónap alatt annyi adatot lehetne begyűjteni a hagyományos csillagászat számára láthatatlan objektumokról, jelenségekről, mint a már létező hasonló szerkezetekkel egy évtized alatt.
A Hawaii Egyetem fizikusa, Peter Gorham kollégáival kivételes projektbe kezdett, melyben egy teljes kontinenst - az Antarktiszt - a világ leghatalmasabb teleszkópjává változtatnák.

#alt#
Dr. Peter Gorham
A fotonok helyett a kutatók a neutrínókat akarják munkára fogni. Ezeknek a részecskéknek jóformán nincs tömegük, és elektromos töltést sem hordoznak, így ritkán lépnek kölcsönhatásba más részecskékkel. Ezért szinte akadálytalanul hatolnak át a sűrű anyagtömegeken is, miközben megtartják eredeti irányukat, így forrásuk is könnyen meghatározható. Ezek a tulajdonságok teszik a neutrínókat különösen hasznossá olyan objektumok észlelésében, melyek hagyományos módszerekkel láthatatlanok.

Ugyanezen jellemzők miatt azonban nagyon nehéz a neutrínókat detektálni, ezért van szükségük a csillagászoknak ilyen hatalmas "távcsövekre". Legalább négy másik neutrínótávcső-projekt is folyamatban van, melyben a neutrínódetektorokat szintén az Antarktisz jege alá vagy a Földközi-tenger vizébe süllyesztenék. Gorham azonban nagyobb detektort akar építeni, mint a jelenlegiek, amivel sokkal több neutrínót lehetne észlelni.

Néhány tucat

A kontinensnagyságú detektorral Gorham és kollégái azokra a rádióhullámokra vadásznak, melyek akkor keletkeznek, amikor a neutrínók a jég mélyen fekvő atomjaiba csapódnak. Elsőként a hatvanas években feltételezte Gurgen Aszkarján örmény fizikus, hogy a kölcsönhatásban rádióhullámok keletkeznek, de kevesen fogadták el az elméletét. 2000-ben azonban egy Peter Gorham és David Salzberg által vezetett kutatócsoport igazolta az úgynevezett Aszkarján-effektus létezését, ami ráadásul meglepően erősnek bizonyult. Ez a felfedezés vezetett a projekthez, ami az Anita (Antarctic Impulse Transient Array) nevet kapta.

A kutatók a NASA és nyolc egyetem segítségével negyven-ötven érzékelőt küldenének a kontinens fölé egy magaslégköri ballonra erősítve, ami tizenöt naponként kerülné meg a kontinenst. A szerkezet, melyet 2006-ban bocsátanának fel, adott pillanatban másfélmillió négyzetkilométer jeget tudna megvizsgálni. Az Anita így harminc nap alatt tud majd begyűjteni annyi adatot, amennyit társai egy évtized alatt tudnának csak.

"Csak néhány tucat észlelésre számítunk repülésenként - mondja Gorham. - Ez nem sok, de még pár évvel ezelőtt is csak széttárták a karjukat a kutatók, ha a neutrínók észlelése került szóba."

Háttérsugárzás

Bár a neutrínócsillagászat már évtizedek óta létezik, sokáíg a Nap volt a megfigyelések fő célpontja. 1987-ben azonban egy távoli szupernóva robbanását észlelték ilyen módon a kutatók, ekkor fordult a figyelem a Tejúton kívüli neutrínóforrások felé. Ezek olyan objektumok, melyekben hatalmas energiakitörések tapasztalhatók, mint például az aktív galaxismagokban.

A neutrínóknak olyan objektumok észlelésében lehet szerepük, melyek a hagyományos, fénnyel dolgozó csillagászok számára már láthatatlanok. A problémát a nagy energiájú fotonok okozzák: mikor egy túltöltött foton ütközik egy másik fotonnal, mind a kettő eltűnik, elektronokká és pozitronokká válva. Ezek az ütközések és eltűnések elkerülhetetlenek, hiszen az univerzum tele van nagyon alacsony energiájú fotonokkal. Ezek a részecskék valójában az ősrobbanásból maradtak vissza, ez az úgynevezett kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás. A gyakorlatban mindez azt jelenti, hogy a csillagászok nem tudják a nagy energiájú fotonokat felhasználni azoknak a folyamatoknak a megfigyeléséhez, melyeklet Gorham és mások vizsgálnak.

A neutrínók azonban olyan ritkán lépnek kölcsönhatásba, hogy elsüvítenek az alacsony energiájú fotonok mellett, és mivel elektromos töltésük sincs, a mágneses terek sem térítik el vagy gyorsítják fel őket. A neutrínók ezért meg tudják őrizni eredeti energiájukat, ami elengedhetetlen forrásuk megállapításához.

Rejtélyek

A neutrínók számos csillagászati rejtélyre megoldást adhatnak, többek között talán meg lehet majd segítségükkel határozni a nagy energiájú kozmikus sugarak forrását.

Az elmúlt harminc évben csak tíz-húsz ilyet figyeltek meg, ennek egyik oka a tudósok szerint az lehet, hogy ezek a részecskék ugyanazokba az ősrobbanásból származó fotonokba rohannak bele, melyek a hagyományos fénnyel dolgozó asztronómiát is korlátozzák. Az ütközések a kozmikus sugarakat egy sor egyéb részecskére bontják, például neutrínókra. Így valószínűleg ezek a neutrínók adják az egyetlen lehetőséget arra, hogy visszakövessék ezeket a kozmikus sugarakat távoli forrásaikig.