Wykopali wielką dziurę. Wsadzą do niej detektor promieniowania
Międzynarodowy zespół naukowców zakończył właśnie istotny etap budowy detektora Hyper-Kamiokande, jednego z najbardziej ambitnych projektów współczesnej fizyki. W Japonii wykuto jedną z największych sztucznych komór badawczych na świecie.
Prowadzony przez Uniwersytet Tokijski i ośrodek KEK projekt Hyper-Kamiokande (HK) to bezpośredni następca słynnego Super-Kamiokande. W centrum przedsięwzięcia znajduje się ogromna komora skalna w mieście Hida, która będzie mieścić olbrzymi zbiornik wypełniony wodą i wyposażony w ponad 20 tys. nowoczesnych fotodetektorów. Zadaniem tych urządzeń będzie wykrywanie subtelnych błysków promieniowania Czerenkowa, generowanych przez cząstki elementarne poruszające się szybciej niż światło w wodzie.
Hyper-Kamiokande to nowy rozdział w badaniach nad cząstkami elementarnymi
Nowa komora badawcza robi wrażenie swoim rozmiarem – część kopułowa ma blisko 69 m średnicy i 21 m wysokości, natomiast poniżej znajduje się sekcja cylindryczna o wysokości 73 m. To czyni ją jedną z największych podziemnych struktur tego typu stworzonych przez człowieka. Prace konstrukcyjne w tej skali nie byłyby możliwe bez międzynarodowej współpracy. Jak czytamy na łamach portalu Nauka w Polsce, w projekt zaangażowanych jest obecnie około 630 naukowców z 22 krajów, w tym reprezentanci polskich instytucji naukowych.
Hyper-Kamiokande ma pomóc odpowiedzieć na jedne z najbardziej fundamentalnych pytań współczesnej fizyki. Główne cele badawcze to m.in. badanie oscylacji neutrin, czyli tajemniczych cząstek, które niemal nie oddziałują z materią, oraz poszukiwanie rozpadu protonu, który byłby przełomem w teorii unifikacji sił natury. Neutrina są również świetnymi posłańcami informacji z wnętrza gwiazd i odległych supernowych. To wszystko czyni Hyper-K unikalnym obserwatorium dla astrofizyki.
Gigantyczny detektor, wielkie oczekiwania
Aby osiągnąć taką precyzję pomiarów, naukowcy zastosują indywidualnie dostosowane metody detekcji. Promieniowanie Czerenkowa, które jest emitowane, gdy cząstki naładowane przemieszczają się szybciej, niż światło w wodzie, zostanie zarejestrowane w postaci charakterystycznych pierścieni świetlnych. Na ich podstawie możliwe będzie odtworzenie trajektorii, energii i kierunku cząstek, co w konsekwencji umożliwi rekonstrukcję oddziaływań samych neutrin.
Zbiornik wodny Hyper-Kamiokande będzie miał ponad 8 razy większą objętość niż Super-Kamiokande i zostanie napełniony wodą do 2027 r. Start eksperymentu planowany jest na 2028 r. Prace przygotowawcze prowadzone są równolegle w dwóch lokalizacjach: oprócz detektora w Hida wiązka neutrin będzie generowana w kompleksie akceleratorów J-PARC w miejscowości Tokai.
Przeczytaj także:
HK będzie pełnił funkcję tzw. dalekiego detektora. Porównując dane z Tokai i Hida, naukowcy będą mogli analizować, jak neutrina zmieniają się w czasie podróży, badając jednocześnie ich oscylacje. To z kolei ma dostarczyć danych potrzebnych do precyzyjnego określenia takich parametrów, jak kąty mieszania czy różnice mas poszczególnych typów neutrin. Jednym z najbardziej ekscytujących celów jest badanie potencjalnego łamania symetrii CP, czyli różnic w zachowaniu materii i antymaterii. Mogłoby to rzucić światło na to, dlaczego nasz Wszechświat zbudowany jest z materii.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
