Óriásjégkockával kutatják a sötét anyagot

Gigantikus jégkockával, az Antarktiszen működő IceCube obszervatórium segítségével kutatják a világűrből érkező neutrínókat abban a reményben, hogy többet megtudhatnak a világegyetem keletkezéséről.

A létesítmény működéséről Jenni Adams, az új-zélandi Canterbury Egyetem docense számolt be a melbourne-i részecskefizikai világkonferencia, az ICHEP (International Conference on High Energy Physics) keddi ülésén.

A neutrínó a könnyű elemi részecskék egyik fajtája; elektromos töltése nincs, semleges, emiatt elektromágneses kölcsönhatásban nem vesz részt. Ez a magyarázata annak, hogy a neutrínó rendkívül közömbös az anyaggal szemben, igen kicsi a kölcsönhatás (ütközési hatás), ennél fogva egy fényév vastagságú ólomfalon a neutrínóknak a fele egyszerűen áthaladna.

A tíz éves munkával megépített neutrínó-detektor 2400 méter mélységben van az antarktiszi jégben. Fő alkatrésze az egy köbkilométeres jégkocka, amelybe forró vizes fúrással egyenletes rácsszerkezet mentén építették be a fénydetektorokat. A 2010 decemberében átadott obszervatórium feladata az, hogy megfigyelje a felrobbanó csillagok (szupernóvák) által kibocsátott és csaknem a fény sebességével száguldó neutrínókat.

A mindenütt jelenlévő neutrínóknak a jégen való áthaladása során töltött részecskék képződnek. Az IceCube az úgynevezett Cserenkov-sugárzást képes detektálni, ami akkor jön létre, ha egy elektromosan töltött részecske egy átlátszó közegben gyorsabban halad, mint a fény. (Csak a vákuumbeli fénysebességet nem lehet túllépni.) A töltött részecske polarizálja az átlátszó anyag molekuláit, amelyek gyorsan visszatérnek az alapállapotukba és közben fotonokat bocsátanak ki, ezeket detektálják. A jég ugyanakkor megvédi a neutrínódetektort a káros sugárzástól.

A részecskék észlelése azért fontos, hogy megismerjék eredetüket, származási helyüket, utóbbi sokat elárulhat a világegyetem történéseiről, különösen az univerzum láthatatlan részében, a sötét anyagban zajló folyamatokról. Az IceCube megépítése előtt a tudósoknak csupán 14 neutrínót sikerült észlelniük, a jégkockával több százat és már épül a Földközi-tengerben az európai mélytengeri neutrínó-teleszkóp, a KM3NeT is.