hirdetés
hirdetés

Tudomány

A szellemi részecskék földalatti ürege

Az Univerzum legtitokzatosabb elemét vizsgálják Japán egyik elhagyatott bányájában. A neutrínó-gyár 2001-ben fejtette meg a Nap egyik alkotóelemének működését.

hirdetés

A japánok által csak Szuper-Kamiokandének nevezett hatalmas méretű detektort 1983-ban alakították ki a Hida város melletti egykori mozumi bánya (Kamioka Mining and Smelting Co.) területén. A létesítmény lényegében egy neutrínó-obszervatórium, amely a szellemrészecskéknek is nevezett napneutrínók, a légköri neutrínók, illetve a protonbomlás tanulmányozása miatt építették meg. A Tokiói Egyetem felügyelte, a földfelszín alatt 1000 méterrel megbújó komplexum alkalmas a Tejútrendszeren belüli szupernóvákból származó neutrínók észlelésére is.

A laboratórium megépítésére azért volt szükség, mert a tudósok mindig kevesebb napneutrínót mértek, mint ahogy azt várták a Nap működési modelljétől, így a fizikusok ezt a „hiányt” háromféle (elektron, müon- és tau-neutrínó) részecske átalakulásával (neutrínóoszcillációval) próbálták és próbálják megmagyarázni. Elméletük szerint a neutrínók nem tűnnek el, csupán a detektorok mindig az egyik fajtájukat keresik, miközben azok átalakulnak, például a müon-neutrínók tau-neutrínóvá. Erre a részecskefizikai elméletre kellett gyakorlati válaszokat találnia a japánoknak, akik a svájci Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN), az olaszországi Gran Sasso Laboratórium és a kanadai Sudburyban végzett kísérletekkel párhuzamosan itt az egykori bánya mélyén végzik megfigyeléseiket.

A kozmikus sugárzás ellen a föld alá rejtett henger alakú, 42 méter magas és 39 méter átmérőjű tartály 50 ezer tonna tiszta, desztillált vizet tartalmaz, amelyet 11146 darab 20 inch átmérőjű fotoelektron-sokszorozó (PMT) vesz körbe. A gépezet működési elve szerint a kutatók a neutrínót a víz egy-egy atommagjának protonjával vagy neutronával ütköztetik, amely egy a vízbeli fénysebességnél gyorsabban mozgó müont (beleértve antirészecskéiket is) vagy elektron részecskét hoz létre. Az így keletkezett anyag úgynevezett Cserenkov-sugárzását figyelik a fotoelektron-sokszorozók. A gyors részecske ugyanis bomlása során csaknem mindig kúp alakban fényt bocsát ki ütközése pillanatában a tartály falára, amelynek mintájából, élességéből és felvillanásainak gyakoriságából a tudósok meg tudják állapítani a neutrínó irányát és típusát.

A föld alatti építmény a laikusok számára leginkább egy sci-fi film díszletére hasonlít. A laboratórium vezetője szerint nem járnak messze a valóságtól, hiszen a komplexumban a legmodernebb gépeket vetik be a japánok az Univerzum „szellem részecskéinek” vizsgálatakor. A Kamiokande az első áttörést 1987-ben érte el, amikor is sikerült észlelnie, hogy a 168 ezer fényévre található Nagy Magellán-felhőben felrobbant SN 1987A kódú szupernóva neutrínókat hozott létre. 1988-ban a gépezet már napneutrínókat is észlelt, amely azt jelentette, hogy a korábbi elméletet sikerült a gyakorlatban is bebizonyítania a fizikusoknak. „A neutrínóoszcilláció létezésének az a következménye, hogy az Univerzumban létezik egy nem nulla tömegű neutrínó is a három típus között, mint ahogy korábban gondoltuk.” A szerkezetnek azonban eddig nem sikerült protonbomlást észlelnie, amiből a proton élettartamát meglehetett volna becsülni.

2001. november 12-én azonban az egykori bányában a több ezer fotoelektron-sokszorozó (PMT) láncreakciószerűen berobbant. (A berobbanó detektorok nyomáshulláma összetörte a szomszédos detektorokat is.) A detektort azóta újjáépítették nagyjából 5000 olyan fotoelektron-sokszorozóval látták el, amelynek a burkolata megakadályozza a láncreakció megismétlődését.

Jamrik Levente
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[135576] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés