Νετρίνα: Κατάδυση στη γιγάντια σφαίρα που ίσως λύσει ένα μεγάλο μυστήριο της φυσικής

Σε βάθος 700 μέτρων κάτω από την επιφάνεια ενός γρανιτένιου βουνού στη νότια Κίνα, μια γιγάντια σφαίρα γεμάτη αισθητήρες περιμένει να σφραγιστεί τους επόμενους μήνες μέσα σε μια δεξαμενή νερού με ύψος 12ώροφου κτηρίου.

Είναι το «Υπόγειο Παρατηρητήριο Νετρίνων του Τζιανγκμέν», ή JUNO, ένα φιλόδοξο πείραμα στην επαρχία του Γκουαντόνγκ που ίσως ρίξει φως σε ένα άλυτο πρόβλημα της σωματιδιακής φυσικής.

Το JUNO, ένα πείραμα κόστους 300 εκατ. δολαρίων, θα συλλέξει στοιχεία για τα νετρίνα, φευγαλέα υποατιμικά σωματίδια που παράγονται από πυρηνικές αντιδράσεις. Νετρίνα που πηγάζουν από τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στην καρδιά του Ήλιου διαπερνούν το σώμα μας τρισεκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο.

Τα νετρίνα έρχονται σε τρεις παραλλαγές, οι οποίες περιέργως μπορούν αυθόρμητα να μετατρέπονται η μία στην άλλη καθώς ταξιδεύουν.

Εδώ και δεκαετίες οι φυσικοί προσπαθούν να μετρήσουν τη μάζα καθεμίας από τις τρεις παραλλαγές, κάτι που θα τους βοηθούσε να κατανοήσουν τις πρώτες φάσεις της ζωής του Σύμπαντος και να εξηγήσουν γιατί πώς η ύλη επικράτησε έναντι της αντιύλης.

Το παρατηρητήριο νετρίνων βρίσκεται στην άκρη ενός τούνελ 1.266 μέτρων (Reuters)

Τα ίδια τα νετρίνα δεν μπορούν να καταγραφούν άμεσα, μπορούν όμως να γίνουν αντιληπτά από τις αμυδρές λάμψεις που παράγονται όταν συγκρουστούν με άλλα σωματίδια.

Προστατευμένος από τις κοσμικές ακτίνες και την ακτινοβολία που θα επηρέαζε τις μετρήσεις, ο σφαιρικός ανιχνευτής του JUNO είναι εξοπλισμένος με κάμερες που θα καταγράφουν αυτές τις λάμψεις στο νερό.

Το JUNO θα μελετήσει έτσι τα ηλιακά νετρίνα, καθώς και τα αντι-νετρίνα που παράγονται από δύο πυρηνικά εργοστάσια σε απόσταση 50 χιλιομέτρων.

Ίσως μπορέσει επίσης να καταγράψει τα νετρίνα που προέρχονται από τη ραδιενεργή σχάση του ουρανίου και του θορίου στο υπέδαφος της Γης, κάτι που ίσως βοηθήσει στην κατανόηση της παραγωγής θερμότητας που κινεί τις τεκτονικές πλάκες.

Ερευνητής του JUNO δείχνει έναν από τους ανιχνευτές που θα καταγράφουν τις λάμψεις των νετρίνων (Reuters)

Το JUNO σχεδιάζεται να τεθεί σε λειτουργία το δεύτερο εξάμηνο του 2025, πολύ νωρίτερα από τον αμερικανικό ανιχνευτή DUNE που αναπτύσσει το εργαστήριο Fermilab του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας.

Η επιδείνωση των σχέσεων ΗΠΑ-Κίνας οδήγησε στην ακύρωση της διμερούς συνεργασίας στο πρόγραμμα JUNO.

«Γύρω στο 2018-19, το υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ ζήτησε από όλα τα εθνικά εργαστήρια να μην συνεργάζονται με την Κίνα, οπότε το Fermilab αποφάσισε να μην εργαστεί μαζί μας» δήλωσε στο Reuters ο Ουάνγκ Γιφάνφκ, επικεφαλής επιστήμονας του JUNO.

Το DUNE αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2030, ενώ ένας τρίτος ανιχνευτής νετρίνων αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία στην Ιαπωνία  το 2028.

Ta δεδομένα του κινεζικού ανιχνευτή θα μεταδίδονται άμεσα στο Πεκ.ίνο και από εκεί σε συνεργαζόμενα εργαστήρια στη Ρωσία, την Γαλλία και την Ιταλία.