Japonya'nın Ikeno Dağı'nın altında, yüzeyin altında bin metre (3.300 fit) oturan eski bir madende Süper Kamiokande Gözlemevi (SKO) yatıyor. 1996 yılından bu yana, gözlem yapmaya başladığında, araştırmacılar bu tesisin Cherenkov dedektörünü galaksimizde proton bozunması ve nötrino belirtileri aramak için kullanıyorlar. Bu kolay bir iş değildir, çünkü nötrinoların tespit edilmesi çok zordur.
Ancak nötrinoları gerçek zamanlı olarak izleyebilecek yeni bir bilgisayar sistemi sayesinde, SKO'daki araştırmacılar bu gizem parçacıklarını yakın gelecekte daha yakından araştırabilecekler. Bunu yaparken, yıldızların nasıl oluştuğunu ve nihayetinde kara deliklere nasıl çöktüğünü ve erken Evren'de maddenin nasıl yaratıldığına bir zirveyi gizlemeyi umuyorlar.
Basitçe ifade edilen nötrinolar, Evreni oluşturan temel parçacıklardan biridir. Diğer temel parçacıklarla karşılaştırıldığında, çok az kütleye sahiptirler, yüksüzdürler ve sadece zayıf nükleer kuvvet ve yerçekimi yoluyla diğer parçacık türleri ile etkileşime girerler. Bunlar, çeşitli şekillerde, özellikle radyoaktif bozunma, bir yıldıza güç veren nükleer reaksiyonlar ve süpernova yoluyla yaratılır.
Standart Big Bang modeline göre, Evrenin yaratılmasından kalan nötrinolar var olan en bol parçacıklardır. Herhangi bir anda, bu parçacıkların trilyonlarının çevremizde ve bizim aracılığımızla hareket ettiğine inanılıyor. Ancak madde ile etkileşime girme biçimleri nedeniyle (yani zayıf bir şekilde) tespit edilmesi son derece zordur.
Bu nedenle, nötrino gözlemevleri kozmik ışınların karışmasını önlemek için yeraltında derin bir şekilde inşa edilmiştir. Ayrıca, duvarlarını kaplayan binlerce sensöre sahip büyük su tankları olan Cherenkov dedektörlerine de güveniyorlar. Bunlar, Cherenkov radyasyonu olarak bilinen bir parıltı varlığında ortaya çıkan yerel ışık hızına (yani sudaki ışığın hızına) yavaşladıkları için parçacıkları saptamaya çalışırlar.
SKO'daki dedektör şu anda dünyanın en büyüğüdür. 41.4 m (136 ft) yüksekliğinde ve 39.3 m (129 ft) çapında, 45.000 metrik tondan (50.000 ABD ton) ultra saf su tutan silindirik bir paslanmaz çelik tanktan oluşur. İç kısımda, elektromanyetik spektrumun ultraviyole, görünür ve kızılötesine yakın aralıklarında ışığı aşırı hassasiyetle algılayan 11,146 fotoçoğaltıcı tüp monte edilmiştir.
Yıllardır, SKO'daki araştırmacılar bu tesisi güneş nötrinolarını, atmosferik nötrinoları ve insan yapımı nötrinoları incelemek için kullandılar. Bununla birlikte, süpernovalar tarafından oluşturulanları tespit etmek çok zordur, çünkü aniden ve diğer türlerden ayırt etmek zor görünürler. Ancak, yeni eklenen bilgisayar sistemi ile Süper Komiokande araştırmacıları bunun değişeceğini umuyor.
Madrid Özerk Üniversitesi (İspanya) fizikçisi ve işbirliğinin bir üyesi olan Luis Labarga'nın Bilimsel Haber Servisi'ne (SINC) yaptığı son açıklamada açıkladığı gibi:
“Süpernova patlamaları evrendeki en enerjik olaylardan biridir ve bu enerjinin çoğu nötrino şeklinde salınır. Bu nedenle, Güneş veya diğer kaynaklardan olanlar dışında, bu durumlarda yayılan nötrinoları tespit etmek ve analiz etmek, nötron yıldızlarının (bir tür yıldız kalıntısı ve kara delik) oluşumundaki mekanizmaları anlamak için çok önemlidir ”.
Temel olarak, yeni bilgisayar sistemi gözlemevinin derinliklerinde kaydedilen olayları gerçek zamanlı olarak analiz etmek için tasarlanmıştır. Anormal derecede büyük nötrino akışları tespit ederse, kontrolleri yöneten uzmanları hızlı bir şekilde uyaracaktır. Daha sonra, sinyalin önemini birkaç dakika içinde değerlendirebilecek ve aslında yakındaki bir süpernovadan gelip gelmediğini görebilecekler.
Labern, “Süpernova patlamaları sırasında son derece küçük bir zamanda - birkaç saniye içinde - çok sayıda nötrino oluşur ve bu yüzden hazır olmamız gerekir.” Diye ekledi. “Bu, bu büyüleyici parçacıkların etkileşimleri, hiyerarşileri ve kütlelerinin mutlak değeri, yarılanma ömürleri ve kesinlikle hayal bile edemediğimiz diğer özellikleri gibi temel özelliklerini araştırmamıza izin veriyor.”
Aynı derecede önemli olan, bu sistemin SKO'ya dünyadaki araştırma merkezlerine erken uyarılar verme yeteneği vermesidir. Gökbilimcilerin süpernova tarafından kozmik nötrino oluşumunu izlemeye istekli olduğu yer tabanlı gözlemevleri, daha sonra tüm optik aletlerini kaynağa doğru yönlendirebilir (elektromanyetik sinyalin gelmesi daha uzun süreceği için).
Bu işbirlikçi çaba sayesinde, astrofizikçiler en zor nötrinolardan bazılarını daha iyi anlayabilirler. Bu temel parçacıkların başkalarıyla nasıl etkileşime girdiğini anlamak, bizi Süper Kamiokande Gözlemevi'nin ana hedeflerinden biri olan Büyük Birleşik Teoriye bir adım daha yaklaştırabilir.
Bugüne kadar dünyada sadece birkaç nötrino dedektörü var. Bunlar Ohio'daki Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) dedektörü, Ontario, Kanada'daki Subdury Neutrino Observatory (SNOLAB) ve Japonya'daki Süper Kamiokande Gözlemevi'dir.
