Super-Kamiokanden observatorio (SKO) sijaitsee Japanissa, Ikenon vuoren alla, vanhassa kaivoksessa, joka sijaitsee tuhannen metrin (3 300 jalkaa) pinnan alla. Vuodesta 1996 lähtien, kun se aloitti havaintojen suorittamisen, tutkijat ovat käyttäneet tämän laitoksen Cherenkov-ilmaisinta etsimään protonien hajoamisen ja neutrinoiden merkkejä galaksissamme. Tämä ei ole helppo tehtävä, koska neutriinoja on erittäin vaikea havaita.
Mutta uuden tietokonejärjestelmän ansiosta, joka pystyy seuraamaan neutriinoja reaaliajassa, SKO: n tutkijat pystyvät tutkimaan näitä mysteerihiukkasia tarkemmin lähitulevaisuudessa. Näin tehdessään he toivovat ymmärtävänsä kuinka tähdet muodostuvat ja romahtavat lopulta mustiksi reikiin, ja hiipivät huipun siitä, kuinka aine luotiin varhaisessa maailmankaikkeudessa.
Neutrinot, yksinkertaisesti sanottuna, ovat yksi universumin muodostavista perushiukkasista. Muihin perushiukkasiin verrattuna niillä on hyvin pieni massa, ei varausta ja ne ovat vuorovaikutuksessa vain muun tyyppisten hiukkasten kanssa heikon ydinvoiman ja painovoiman kautta. Ne luodaan monella tavalla, etenkin radioaktiivisen hajoamisen, tähtiä syöttävien ydinreaktioiden ja supernoovien sisällä.
Normaalin Big Bang -mallin mukaan maailmankaikkeuden luomisesta jäljelle jääneet neutriinot ovat runsaasti olemassa olevia hiukkasia. Milloin tahansa triljoonien näiden hiukkasten uskotaan liikkuvan ympärillämme ja kauttamme. Mutta sen takia, että ne ovat vuorovaikutuksessa aineen kanssa (ts. Vain heikosti), niitä on erittäin vaikea havaita.
Tästä syystä neutriino-observatorioita on rakennettu syvälle maan alle, jotta vältetään kosmisten säteilyjen aiheuttamat häiriöt. He luottavat myös Cherenkov-ilmaisimiin, jotka ovat pääosin massiivisia vesisäiliöitä, joissa seinien päällä on tuhansia antureita. Nämä yrittävät havaita hiukkasia, kun ne hidastuvat paikallisen valonopeuden (ts. Valon nopeuden ollessa vedessä) saavuttamiseksi, mikä käy ilmi hehkua, joka tunnetaan nimellä Cherenkov-säteily.
SKO: n ilmaisin on tällä hetkellä maailman suurin. Se koostuu sylinterimäisestä ruostumattomasta teräksestä valmistetusta säiliöstä, joka on 41,4 m (136 ft) pitkä ja halkaisijaltaan 39,3 m (129 ft) ja johon mahtuu yli 45 000 tonnia (50 000 US tonnia) erittäin puhdasta vettä. Sisätiloihin on asennettu 11146 moninkertaistajaputkea, jotka havaitsevat valon äärimmäisen herkkyydellä sähkömagneettisen spektrin ultravioletti-, näkyvissä ja infrapuna-alueilla.
SKO: n tutkijat ovat vuosien ajan käyttäneet laitosta tutkimaan aurinkoneutrooneja, ilmakehän neutriinoja ja ihmisen tekemiä neutriinoja. Kuitenkin niitä, jotka supernovat ovat luoneet, on erittäin vaikea havaita, koska ne vaikuttavat yhtäkkiä ja niitä on vaikea erottaa muista. Äskettäin lisätyn tietokonejärjestelmän kanssa Super Komiokanden tutkijat toivovat kuitenkin, että se muuttuu.
Kuten Madridin autonomisen yliopiston (Espanja) fyysikko ja yhteistyön jäsen Luis Labarga selitti äskettäisessä lausunnossaan tiedeuutispalvelulle (SINC):
”Supernovan räjähdykset ovat yksi maailmankaikkeuden energisimmista ilmiöistä ja suurin osa tästä energiasta vapautuu neutriinojen muodossa. Siksi näissä tapauksissa, paitsi auringosta tai muista lähteistä peräisin olevien, neutriinojen havaitseminen ja analysointi on erittäin tärkeää neutronitähtien - tähtien jäännöstyypin - ja mustien reikien muodostumismekanismien ymmärtämiseksi ”.
Periaatteessa uusi tietokonejärjestelmä on suunniteltu analysoimaan observatorion syvyyteen tallennetut tapahtumat reaaliajassa. Jos se havaitsee epänormaalit suuret neutriinovirrat, se varoittaa nopeasti valvontaa hoitavista asiantuntijoista. Sitten he voivat arvioida signaalin merkityksen muutamassa minuutissa ja nähdä, tuleeko se todella läheisestä supernovasta.
"Supernovan räjähdysten aikana syntyy valtava määrä neutriinoja erittäin pienessä ajassa - muutamassa sekunnissa - ja siksi meidän on oltava valmiita", Labarga lisäsi. "Tämän avulla voimme tutkia näiden kiehtovien hiukkasten perusominaisuuksia, kuten niiden vuorovaikutuksia, hierarkiaa ja massan absoluuttista arvoa, puoliintumisaikaa ja varmasti muita ominaisuuksia, joita emme vieläkään voi edes kuvitella."
Yhtä tärkeätä on se, että tämä järjestelmä antaa SKO: lle mahdollisuuden antaa varhaisvaroituksia tutkimuskeskuksiin ympäri maailmaa. Maassa sijaitsevat observatoriat, joissa tähtitieteilijät haluavat tarkkailla kosmisen neutriinojen luomista supernoovan avulla, voivat sitten osoittaa kaikki optiset instrumenttinsa lähdettä kohti etukäteen (koska sähkömagneettisen signaalin saapuminen vie kauemmin).
Tämän yhteistyön avulla astrofysiikot saattavat pystyä ymmärtämään paremmin kaikkia vaikeimpia neutriinoja. Näkeminen, kuinka nämä perushiukkaset ovat vuorovaikutuksessa muiden kanssa, voisi viedä meidät askeleen lähemmäksi Grand Unified Theorya - yhtä Super-Kamiokanden observatorion päätavoitteista.
Tähän päivään mennessä maailmassa on vain muutama neutriinoilmaisin. Näitä ovat Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) -detektori Ohiossa, Subdury Neutrino Observatory (SNOLAB) Ontariossa, Kanada ja Super Kamiokande Observatory Japanissa.
