Çin “Hayalet Parçacıklar” Avını Yeni Bir Seviyeye Taşıdı: Bilimsel Macera Başlıyor!

Kaçak nötrino—neredeyse kütlesiz, yüke sahip olmayan bir parçacık—fizikçilerin yaratıcılığının sınırlarını zorluyor ama bazen çözüm büyük düşünmekten geçiyor. Ve en büyük dedektör, nihayet bu “hayalet parçacıkların” peşine katıldı.

On yıllık inşaat sürecinin ardından, Çin’in Jiangmen Yeraltı Nötrino Gözlemevi (JUNO) 26 Ağustos’ta resmi olarak veri toplamaya başladı. Devasa, küresel dedektör yerin yaklaşık 700 metre altında yer alıyor ve 53 kilometre uzaklıktaki iki nükleer santralden antinötrino sinyallerini topluyor.

Küre, bir antinötrino geçtiğinde ışıldayan 20.000 ton sıvı sintilatör ile dolu. Dedektörün etrafında, bu yanıp sönen ışıkları yakalayan ve bilim insanlarının analiz edebileceği sinyallere dönüştüren tüplerle kaplanmış 44 metre derinliğinde bir su havuzu bulunuyor.

Antinötrinolar, nötrinoların antimadde karşıtları olarak muhtemelen nötrinolarla aynı kütleye sahip. Bu özelliği kullanarak, JUNO bilim insanları nötrino kütlelerinin doğasını, fizikçilerin teorize ettiği tuhaf kuantum mekanik prensiplere göre işleyen bir olguyu daha iyi anlamayı umuyor.

Nötrino lar gariptir, nokta

Kanıtlar, her saniye trilyonlarca nötrinonun içimizden geçtiğini gösteriyor. Ama nadiren bir şeyle etkileştikleri için, varlıklarını doğrulamak aşırı derecede zor—ki bunu birçok kez yaptık, ancak epey zaman ve çaba harcamadan ve belki de birçok fizikçinin gözyaşı olmadan değil.

Bu yeterince sıkıntılı değilmiş gibi, nötrinolar üç farklı tatta geliyor: elektron, müon ve tau. Nötrinolar, osilasyon olarak bilinen bir süreçte farklı tatlar arasında geçiş yapıyor. Ayrıca nötrinolarla ilişkilendirilen üç tanımlanmış kütle var, özensizce kütle 1, kütle 2 ve kütle 3 olarak adlandırılmış.

Ancak buradaki püf nokta: fizikçiler hala hangi tatın hangi kütle numarasına karşılık geldiğini bilmiyor—eğer var. Çünkü kuantum mekaniğinin sinir bozucu ancak büyüleyici kuralları her nötrino tadının farklı kütle durumlarının bir kombinasyonu olduğunu kuvvetle öneriyor.

Şu ana kadar fizikçiler, bazı nötrino kütlelerinin belirli bir tat olarak görünme ihtimalinin biraz daha yüksek olduğunu düşünüyor, ancak henüz kesin bir yanıt bulamadılar. Ve nötrino kütlelerinin sıralamasıyla ilgili bu çözülemeyen soru, JUNO’nun birincil hedeflerinden birini temsil ediyor.

Gelecek parlıyor, ya da ışıldıyor

JUNO’nun resmi lansmanından önce bile, devasa dedektör önceden antinötrino sinyallerini yakaladı ve anahtar performans göstergeleri “tasarım beklentilerini karşıladı veya geçti,” diye duyurdu JUNO İşbirliği bir yayın‘da.

“İlk kez, nötrinolara adanmış bu ölçek ve hassasiyette bir dedektörümüz var,” dedi JUNO’nun sözcüsü Yifang Wang yayımlanan metinde. “JUNO, maddenin ve evrenin doğası hakkında temel soruları yanıtlamamıza olanak tanıyacak.”

İleriye baktığımızda, JUNO’nun aşırı hassasiyeti, parçacık fiziğinde dolaylı olarak ilgili diğer soruları da araştırabilir, örneğin steril nötrinoların tespitini veya proton bozunumlarını incelemek gibi. Şu anda, JUNO’nun 30 yıla kadar çalışması planlanıyor ve bu süre zarfında veya sonrasında hassasiyetini daha da artırmak için yükseltmeler alabilir. Her halükarda, yakında JUNO’dan fenomenal bilimsel gelişmeler göreceğimiz kesin.