700 metre bulunur Güney Çin’deki Jiangmen şehrinin yakınında yeraltı, dev bir küre – 35 metre çapında ve 20.000 tondan fazla sıvı ile dolu – onlarca yıl sürecek bir görev başlattı. Bu JunoJiangmen Underground Nötrino Gözlemevi, bilim tarafından bilinen en gizemli ve zor parçacıkları inceleyen yeni, büyük ölçekli bir deney.
Nötrinolar en bol parçacık Mass ile evrende. Temel parçacıklardır, yani daha küçük kurucu parçalara ayrılmazlar, bu da onları çok küçük ve çok hafif yapar. Ayrıca sıfır elektrik yüküne sahiptirler; Nötrdürler – bu yüzden isimleri. Bütün bunlar, temas ettikleri diğer maddelerle sıklıkla etkileşime girmedikleri ve onu etkilemeden doğrudan geçebilecekleri ve gözlemlemelerini zorlaştırdıkları anlamına gelir. Bu nedenle bazen “hayalet parçacıkları” olarak adlandırılırlar.
Ayrıca “lezzet” olarak da bilinen üç farklı kind arasında kayma (veya “salınım”) var: elektron, mu ve tau. (Elektron aromalı nötrinoların elektronlardan farklı olduğunu unutmayın; ikincisi, negatif yüke sahip farklı bir temel parçacık türüdür.)
Nötrinos salınması gerçeği fizikçiler Takaaki Kajita ve Arthur Bruce McDonald tarafından kanıtlanmıştır. İki ayrı deneyde, elektron aromalı nötrinoların mu- ve tau aromalı nötrinolara salındığını gözlemlediler. Sonuç olarak, bu parçacıkların kütleye sahip olduğunu ve her lezzetin kütlesinin farklı olduğunu gösterdiler. Bunun için kazandılar 2015 yılında Fizik Nobel Ödülü.
Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarından Nötrino salınımları hakkında bir açıklayıcı.
Ancak önemli ama yine de bilinmeyen bir gerçek, bu kitlelerin nasıl sipariş edildiğidir – üç lezzetin en büyük kitlesine sahip ve en azından. Fizikçiler nötrino kütlesini daha iyi anlarsa, bu, evrenin davranışını ve evrimini daha iyi tanımlamaya yardımcı olabilir. Juno burada devreye giriyor.
Benzersiz bir deney
Nötrinolar geleneksel parçacık dedektörleri ile görülemez. Bunun yerine, bilim adamları başka konularla etkileşime giren nadir belirtileri aramalıdır – ve bu Juno’nun dev küresi için. Sintilatör olarak adlandırılan, bir çözücü ve iki floresan bileşikten oluşan hassas bir iç sıvı ile doldurulur. Bu konudan geçen bir nötrin onunla etkileşime girerse, bir ışık parlaması üretecektir. Sıvı çevreleyen, fotomultiplier tüpler adı verilen, bir enttanin ve sıvı arasında bir etkileşim tarafından üretilen tek bir fotonu bile tespit edebilen ve ölçülebilir bir elektrik sinyaline dönüştürebilen çok çeşitli oldukça hassas ışık sensörlerini destekleyen büyük bir paslanmaz çelik kafes vardır.
Deney başkan yardımcısı Gioacchino Ranucci, “Juno deneyi, öncekilerin mirasını çok daha büyük olduğu farkıyla alıyor” diyor. Juno’nun ana özelliklerinden biri olan Ranucci, Juno’nun hem nötrinoları hem de antimadde meslektaşlarını “antineutrinos görebileceği”. Birincisi tipik olarak Dünya’nın atmosferinde veya Dünya kabuğundaki radyoaktif maddelerin çürümesi ile üretilir ya da dış mekandan gelir – yıldızlardan, kara deliklerden, süpernova ve hatta büyük patlamadan. Bununla birlikte, antineutrinolar yapay olarak, bu durumda dedektörün yakınında bulunan iki nükleer enerji santrali tarafından üretilir.
Ranucci, “Yayılırken, nötrinolar ve antineutrinos salınmaya devam ederek birbirlerine dönüşmeye devam ediyor” diyor Ranucci. Juno, tüm bu sinyalleri yakalayabilecek, “Daha önce hiç ulaşılamayan bir hassasiyetle” nasıl salındıklarını gösteriyor.
