W zeszłym tygodniu w przestrzeń kosmiczną wystrzelono pierwszy na świecie kosmiczny detektor neutrin, aby badać nieuchwytne cząstki neutrin, które nieustannie bombardują Ziemię. Misja przetestuje technologię, która w przyszłości może pomóc naukowcom odkryć ukryte procesy zachodzące głęboko we wnętrzu Słońca.
Detektor wykonany z kryształów galu i wolframu jest osadzony w obudowie 3U Cubesat (około 12 cali długości i 4 cale szerokości, co odpowiada 30 i 10 centymetrom), który będzie krążył wokół planety na wysokości 500 kilometrów przez około dwa lata. Mały instrument wleciał na orbitę podczas misji wspólnego przejazdu SpaceX CAS500-2 3 maja.
Neutrina to cząstki niemal bezmasowe, które powstają podczas naturalnego rozpadu jądrowego, w reakcjach rozszczepienia jądrowego, np. zachodzących w reaktorach jądrowych, oraz w procesach syntezy jądrowej wewnątrz gwiazd. Pomimo tego, że są to najliczniejsze cząstki we wszechświecie (według Departament Energii USA)neutrina są niezwykle trudne do wykrycia.
Ich nieuchwytna natura jest spowodowane ich ledwo istniejącą masą i brakiem ładunku elektrycznego. Aby zarejestrować obecność neutrin na Ziemi, zwykle potrzebne są masywne detektory zakopane głęboko pod ziemią. Rzadkie reakcje neutrina z materią spowodowane są przez: słaba siła jądrowaktóry kieruje procesem rozpadu promieniotwórczego.
Kiedy neutrino oddziałuje z jądrami atomów, przekształca się w elektron i kilka bardziej egzotycznych cząstek, znanych jako miony i cząstki tau. Aby mieć pewność, że miony i elektrony wykryte przez detektory rzeczywiście pochodzą z interakcji neutrin, detektory należy umieścić głęboko pod ziemią, gdzie inne cząstki kosmiczne nie mogą dotrzeć. Największy na świecie detektor neutrin, chińskie podziemne obserwatorium neutrin Jiangmen, jest zakopane na głębokości 700 metrów pod ziemią. The Obserwatorium Neutrino IceCube na biegunie południowym znajduje się jeszcze głębiej – od 1450 do 2450 metrów w pokrywie lodowej.
Wszechświat jest zalany neutrinami, które krążą w przestrzeni od Wielki Wybuch. Ale wiele z nich pochodzi również z wnętrza słońca. Jednak inne docierają do naszej planety po wyrzuceniu w przestrzeń kosmiczną w wyniku odległych eksplozji supernowych (ostatnich wybuchów gwiazd, którym kończy się paliwo w rdzeniach).
Solomey interesuje się wysokim stężeniem neutrin w pobliżu Słońca. Detektor Snappy, obecnie przechodzący testy na orbicie, ma prosty cel — sprawdzenie, czy wykrywanie neutrin w kosmosie działa. Detektor galowy znajdujący się na pokładzie sześcianu jest także bardziej czuły na uderzenia neutrin niż detektory oparte na argonie, najczęściej używane na statkach kosmicznych. Ziemia.
Solomey ma nadzieję, że jeśli eksperyment zakończy się sukcesem, może przekonać NASA do umieszczenia detektora neutrin w ewentualnej przyszłej misji w kierunku Słońca.
„Moglibyśmy dokonać ogromnej liczby odkryć interakcji neutrin słonecznych, ale moglibyśmy również zwiększyć rozdzielczość położenia, aby uzyskać obraz powłok termojądrowych otaczających jądro” – wyjaśnił Solomey. „Moglibyśmy badać fizykę cząstek elementarnych i transport neutrin słonecznych wychodzących ze Słońca i kierujących się w przestrzeń kosmiczną, a niektóre z nich lecą w stronę Ziemi”.
Solomey uważa, że ze względu na wyjątkową czułość detektora opartego na galu zespół może być w stanie wyłapać nawet mniej energetyczne neutrina, które wymykają się wykryciu na Ziemi.
Neutrina nadchodzą w różnych „smakach”.” w oparciu o procesy, które je utworzyły. Solomey uważa, że analizując masowo strumień neutrin wypływających ze Słońca, badacze mogliby otworzyć wyjątkowe okno na życiodajne procesy syntezy jądrowej zachodzące głęboko w jądrze gwiazdy, z dala od zasięgu jakichkolwiek instrumentów naukowych stworzonych przez człowieka.
Ponieważ neutrina ledwo wchodzą w interakcję z materią, wyłaniają się z ogromnych głębin Słońca w ciągu kilku sekund od urodzenia, powiedział Solomey. Z drugiej strony naukowcy szacują, że materia fizyczna potrzebuje około 100 000 lat, aby wzbić się w powietrze na odległość 700 000 kilometrów od jądra Słońca do jego powierzchni.
„To jakby umieścić mikroskop w jądrze słońca” – powiedział Solomey. „Istnieją różne rodzaje procesów syntezy słonecznej, które zachodzą w różnych warstwach oddalonych od jądra Słońca, więc moglibyśmy przyjrzeć się i zbadać strukturę jądra syntezy słonecznej, przyglądając się różnym rodzajom neutrin”.
