Méregdrága neutrínócsapda épülhet a tenger aljára

A neutrínók létezése csak mostanában kapott nagyobb figyelmet olyanoktól, akik nem fizikusok, csillagászok vagy sci-fi rajongók. Például azután, hogy a CERN kutatói először szeptemberben, aztán novemberben hírül adták, hogy egyes, neutrínókkal folytatott kísérletekben azt tapasztalták, hogy a kilőtt részecskék a fénynél is gyorsabban száguldottak a svájci intézetből az olaszországi célba. Bár ezt a jelenséget egyelőre teljes bizonyossággal nem igazolták, az univerzum e szokatlan gyorsasággal terjedő, furcsa építőkockájával kapcsolatban nem ez az egyetlen említésre méltó jellemző.

Senki kedvéért nem fékeznek

Vegyük például azt, hogy bár a nagyenergiájú neutrínók a világegyetem legzordabb helyszíneiről származnak, tökéletesen konfliktuskerülők. Nemcsak az emberi testen, a Földön, vagy más bolygókon képesek kölcsönhatás nélkül keresztülszaladni, de tulajdonképpen bármi máson is. Egy-egy ilyen részecskének nagyjából 50 százalék esélye van arra, hogy mindenféle következmény nélkül áthatoljon egy fényév vastag ólomfalon.

Ettől függetlenül a tudósok mindenképpen szeretnének minél több ilyen, a csillagközi térből származó neutrínót befogni, vizsgálatukkal ugyanis olyan távoli, mélyűrben lejátszódó folyamatokra kaphatnánk rálátást, mint a gammakitörések és azok forrása, a kvazárok kialakulása, vagy épp a galaxisok közepén terpeszkedő fekete lyukak működése. Sajnos a neutrínó a világegyetem Zorrója – tudjuk, hogy létezik, tudjuk, mit csinál, de elkapni csak áldozatos munkával és sok-sok pénzzel lehet. Vagy egy több köbkilométeres, víz alatti fényképezőgéppel.

A KM3NeT elnevezésű berendezés ugyanis a végletekig leegyszerűsítve nem más, mint egy olyan, speciális fotometriai érzékelőkkel felszerelt hálózat, ami azt a Cserenkov-effektusnak nevezett felvillanást figyeli, ami a neutrínók más részecskékkel történő ütközésekor keletkezhet. Mivel az ilyen események rendkívül ritkák, érdemes minél nagyobb ütközési zónát biztosítani a beeső részecskéknek. A fényévnyi ólomfal érthető okokból túl nagy falat lenne, ezért a kutatók inkább a Földközi-tenger vizével próbálkoznak.

A több kilométernyi vízrétegnek az egyszerű alkalmazáson túl is vannak előnyei. Egyrészt jól szűrik a különböző forrásból származó neutrínókat: a KM3NeT kizárólag a csillagközi térből érkező, nagyenergiájú részecskéket kutatja, a Föld közelében keletkező, például az atomerőművekben keletkező, vagy a Napban végbemenő nukleáris folyamatok által kibocsátott neutrínók jelenléte a kísérlet szempontjából nem számít. Szintén szerencsés tulajdonsága a víznek a kék szín, ugyanis a Cserenkov-hatás főleg ennek a színnek a hullámhossz-tartományában figyelhető meg.

Erre bezzeg van pénz?

Persze ezeket a felvillanásokat nem lehet hétköznapi eszközökkel keresni. A tudósok úgynevezett fotoelektron-sokszorozókat vetnek be, olyan detektorokat, amelyek akár egyetlen foton érzékelésére is képesek. Ezt a módszert korábban is alkalmazták már, azonban a sokszorozókat az eddigieknél jóval nagyobb számban építik be a köbkilométeres neutrínócsapdába. Végleges adat még nincs, annyi biztos, hogy a közelmúltban az olasz kormány egy olyan 20 millió eurós részprojektet engedélyezett, amiben 32 400 darab ilyen szenzort applikálnak majd 30 darab, 800 méter magas, tengerfenékre süllyesztett oszlopra.

A tervezett végeredmény szerint a kamerák mellett a fénygyűjtő gyűrűt, kalibrációs elektronikát, akusztikus szenzorokat, iránytűt és dőlésszögmérőt tartalmazó, víz- és nyomásálló kapszulákat úgy szerelik majd fel, hogy a térbeli érzékelés is lehetővé váljon. Az évek múlva elkészülő szerkezet a tervek szerint hat négyzetkilométernyi tengerfenéken terül el, és 200-250 millió euróba kerül majd.

Ez az összeg akkor is nehezen emészthető, ha tíz európai ország állja a cechet, ráadásul a konzorcium több tagjának is lesz fontosabb fizetnivalója a közeljövőben, mint az emberiség második legnagyobb építményének költségei (az első a Kínai Nagy Fal). Németország gazdaságát valószínűleg nem akasztja meg az összeg, a hírek szerint az amúgy nem túl stabil olaszok sem léptek még vissza, de a listán szereplő további nemzetek, mint például Görögország, Spanyolország, Írország vagy Ciprus esetében már nem ilyen biztos az erőforrások folyamatos áramlása.

Másra is jó lehet

Továbbá – a sötét anyag vagy a Higgs-bozon kutatásához hasonlóan – itt a KM3NeT esetében is valami olyat keresünk, aminek hétköznapi hasznát még akkor is csak nehezen lehet megmutatni az adóeurókat féltő átlagembernek, ha történetesen találnánk akár egyet is belőle.

A siker ugyanis nem garantált. Az biztos, hogy a kész szerkezet a földi eredetű neutrínók befogásában a hasonló elven működő, de a víz helyett a Déli-sark jegét használó IceCube-nál hatékonyabb lesz, de az, hogy a valóban érdekes, az univerzum távolabbi pontjairól hozzánk érkező részecskéket képes lesz-e befogni, még kérdéses.

Szerencsére egy ekkora méretű, és ennyire érzékeny szerkezet felhasználhatósága nem merül ki a neutrínók keresésében. A KM3NeT igen széles energiaspektrumon lesz képes figyelni a különböző elemi részecskéket, de a fejlesztők oceanográfusokkal együttműködve, a víz alatti mikrofonok és egyéb érzékelők segítségével a vízi élővilágról is értékes adatokat gyűjthetnek majd. Persze csak ha sikerül megoldani valahogy, hogy a fent nevezett élővilág ne vegye birtokba a kagylótelepek szempontjából ideálisnak mondható hatalmas acél építményt.