În fiecare secundă, aproximativ 400 de trilioane de particule-fantomă, cunoscute ca neutrini (sau neutrino), trec direct prin corpul tău fără să le simți. Născute în Soare, aceste particule enigmatice interacționează atât de rar cu materia obișnuită, încât studierea lor a reprezentat o provocare colosală pentru fizicieni. Acum, un nou observator gigantic promite să schimbe acest lucru.
Adânc sub pământ, în China, cel mai mare detector de neutrini din lume tocmai a început să colecteze date. Cunoscut sub numele de Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), acest instrument de o complexitate remarcabilă este proiectat să captureze informații de la 40 până la 60 de neutrini în fiecare zi, timp de cel puțin un deceniu.
Amplasarea sa este strategică: la 700 de metri sub scoarța terestră, între două centrale nucleare masive, Yangjian și Taishan. Acest strat gros de pământ acționează ca un scut, blocând alte particule cosmice, precum muonii, care ar putea contamina datele. În același timp, reactoarele de fisiune din apropiere generează un flux constant de neutrini artificiali, pe lângă cei care sosesc de la Soare, inundând zona cu particulele pe care JUNO le vânează.
Pentru o protecție suplimentară, întregul detector este scufundat într-un bazin cu apă ultrapură cu un diametru de 44 de metri, monitorizat de un sistem numit „Top Tracker”. Rolul său nu este de a opri particulele rătăcite, ci de a le identifica, permițând oamenilor de știință să elimine orice semnal fals din datele finale.
Particulele-fantomă, „vânate” la 700 de metri sub pământ
Inima experimentului este o sferă gigantică umplută cu un „scintilator lichid”. Atunci când un neutrin lovește acest lichid, produce o scânteie infimă de lumină. Această lumină este captată de o rețea de 43.212 fotodetectori ultrasensibili, capabili să înregistreze chiar și un singur foton. Analizând datele combinate de la toți acești senzori, cercetătorii pot reconstitui proprietățile fizice ale neutrinilor, arată Universe Today.
Unul dintre marile mistere pe care JUNO încearcă să le rezolve este legat de cele trei „tipuri” de neutrini: electron, muon și tau. Acestea au caracteristici distincte și capacitatea de a se transforma dintr-un tip în altul, un proces pe care fizicienii îl numesc „oscilație”.
O misiune pentru a cântări particula neutrin
Obiectivul principal al JUNO este să determine ierarhia maselor acestora – care este cel mai greu și care este cel mai ușor. De asemenea, proiectul va măsura cu o precizie fără precedent frecvența cu care neutrinii oscilează între cele trei tipuri.
Descifrarea acestor secrete ar avea un impact uriaș în mai multe domenii. În cosmologie, neutrinii ar putea explica expansiunea universului în primele momente de după Big Bang. În astrofizică, ei oferă indicii prețioase despre exploziile stelare numite supernove. Chiar și geologia ar beneficia, deoarece rocile radioactive din interiorul Pământului emit la rândul lor neutrini.
Bazându-se pe descoperirile unor experimente legendare precum Super-Kamiokande din Japonia și SNO din Canada, JUNO reprezintă următorul pas major în această călătorie științifică. Proiectul este o colaborare impresionantă între 74 de instituții și 700 de cercetători, condusă de Institutul de Fizică de Înaltă Energie al Academiei Chineze de Științe. După cum subliniază purtătorul de cuvânt al experimentului, „JUNO este proiectat să determine ierarhia maselor neutrinilor cu o certitudine fără precedent, răspunzând uneia dintre întrebările fundamentale din fizica particulelor.” Această misiune ambițioasă motivează efortul colaborativ masiv
Dacă va avea succes, acest experiment monumental va arunca o nouă lumină asupra unora dintre cele mai fundamentale componente ale Universului nostru. Provocarea tehnică de a izola aceste semnale infime rămâne însă monumentală, fiind un testament al ingeniozității umane.
