Kína építi a világ legnagyobb tenger alatti neutrínódetektorát

2030-ra épülhet meg a Trident (Tropical Deep-sea Neutrino Telescope), kínai nevén Haj Ling, vagyis Óceáni Harang, a világ legnagyobb „szellemrészecske”-obszervatóriuma. A különleges detektor 3500 méter mélyen, a Csendes-óceán talapzatához horgonyozva épül meg.

A neutrínók a fotonok után a második leggyakoribb részecskék, amelyek semlegesek, és nagyon ritkán lépnek kölcsönhatásba anyaggal. Egy fényév vastag ólomfalon is képes átkelni anélkül, hogy anyagba ütközne – innen a szellemrészecske név. A bolygó és a tisztelt olvasó minden négyzetcentiméterén

Falakon áthaladó természetük miatt különleges jelentőségük van a neutrínóknak a csillagászat szempontjából: olyan dolgokat tesznek láthatóvá, amiket más módon, takarás vagy torzítás miatt nem látunk, például több milliárd fényévnyire bekövetkezett eseményeket. Itt jön képbe az óceán.

A neutrínók érzékelése értelemszerűen nem egyszerű feladat. Először 1956-ban, egy atomreaktorból érkező neutrínókat észleltek. Miközben minden anyagon áthaladnak, nagyon ritkán kölcsönhatásba lépnek a vízmolekulákkal, ennek a kölcsönhatásnak a melléktermékei az úgynevezett müonok, amelyek fényvillanásként érzékelhetők. A felvillanások elemzésével megállapítható a neutrínók energiája és forrása, ehhez azonban minél nagyobb tömegű vízre van szükség. Az sem utolsó körülmény, hogy a nagy víztömeg kellőképpen árnyékolja a zavaró kozmikus háttérsugárzást.

Szemek a mélyben

Az új kínai detektor gigantikus lesz: 24 ezer optikai szenzorból áll majd, amelyeket 1211 szálra fűznek fel. Az egyenként 700 méter hosszú szálak egy 4 kilométer átmérőjű körben, Penrose-mintázatban helyezkednek majd el. Teljes működő formájában a detektor térfogata 7,5 köbkilométer lesz. Az előkészítő kutatás már beazonosította a detektor ideális helyét, egy 10×10 kilométeres, teljesen sík területet a Dél-kínai-tenger mélyén.

Összehasonlításképpen: a CERN jelenleg is működő neutrínóobszervatóriuma, az IceCube (nem keverendő az azonos nevű amerikai rapperrel) 86×60 optikai érzékelővel rendelkezik, valamivel nagyobb, mint egy köbkilométeres térfogaton. Ez a detektor, ami egy 1998-as elméleti munka számításai nyomán épült, amely arra következtetett, hogy egy köbkilométeres detektor már alkalmas lehet nagy energiájú neutrínósugárzás azonosítására – ezt az IceCube a gyakorlatban igazolta is.

Az új detektor első kutatási célpontjai, ha úgy tetszik, a bemelegítő feladata a Messier 77 (NGC 1068) galaxis és a TXS 0506+056 blazár lesz, amiket az IceCube azonosított neutrínóforrásként.

Lényeges körülmény, hogy az IceCube az Antarktisz alatt található, így viszonylag statikus a Tridenthez képest, ami az egyenlítőt a Földdel együtt körbefordulva érzékel.

A Földet pajzsként használva a Trident bolygó túloldala felől érkező neutrínókat érzékeli. Mivel az egyenlítő közelében van, képes minden irányból érkező neutrínókat érzékelni, vakfoltok nélkül

– mondta Hszu Donglian, a program tudományos vezetője.

Egy neutrínóobszervatórium természetesen nem egy egyedüli, elszigetelt dolog. Az IceCube munkáját az Földközi-tenger mélyén működő Antares támogatta. Ugyanitt épül a köbkilométeres neutrínóteleszkóp vagy KM3NeT. A Bajkál-tóban félig felépült a Baikal-GVD, és előkészítési fázisban van a kanadai partok közelébe tervezett P-ONE detektor is. Ezek a jövőben globális neutrínódetektor-hálózatként működnek majd.

(Live Science, Nature)