Vsako sekundo, nekje v opazovalnem vesolju, se masivna zvezda zruši sproži eksplozijo supernove. Po mnenju fizikov bi lahko super-kamiokande observatorij na Japonskem zdaj odkril stalen tok nevtrinov iz teh nesreč zbirate, kar bi lahko pomenilo nekaj odkritij na leto.

To drobni subatomski delci so ključnega pomena za razumevanje, kaj se dogaja v supernovi: ko streljajo iz zvezdnega propadanja jedra in letijo skozi vesolje, lahko zagotovijo informacije o potencialno novi fiziki, ki bi se lahko pojavila v ekstremnih pogojih.

Na zadnjem Neutrino 2024 Konferenca v Milanu v Italiji, Masayuki Harada, fizik na Tokijski univerzi, je razkrila, da se zdi, da prvi dokazi o supernovi nevtrinov izhajajo iz kaosa delcev, ki jih detektor Super Kamiokande vsak dan zbira iz drugih virov, kot so kozmični žarki, kot so kozmični žarki, kot so sonce. Rezultat kaže, da "smo začeli opazovati signal," pravi Masayuki Nakahata, fizik na Tokijski univerzi in tiskovni predstavnik za eksperiment, ki ga običajno imenujejo Super-K. Vendar Nakahata opozarja, da so podporni podatki - zbrani v 956 dneh opazovanja - še vedno zelo šibki.

Hlapni delci

Nevtrini so izjemno nedostopni. Večina prehaja skozi planet kot svetloba skozi steklo, Super-K pa zajame le majhen del tistih, ki ga prečkajo. Kljub temu ima detektor dobre možnosti za odkrivanje nevtrinov iz Supernove, saj je treba vesolje preplaviti z njimi. Propad zvezde sprošča ogromne količine teh delcev (ocenjeno na približno 10^58), ki astrofiziki imenujejo razpršeno supernovo nevtrino ozadje.

Vendar do zdaj nihče ni mogel dokazati tega ozadja. Nevtrini so bili ustvarjeni le enkrat Jasno je bil zasleden do propadajoče zvezde -Nakahata je bil eden izmed raziskovalcev, ki so delce odkrili leta 1987 z uporabo detektorja Kamioka II, predhodnika Super-K. Odkritje je bilo možno, ker se je supernava pojavila v velikem Magellanskem oblaku, pritlikavi galaksiji dovolj blizu, da so nevtrini, ki eksplodirajo, v velikem številu dosegli zemljo.

V letih 2018–2020 je Super-K detektor, rezervoar, ki vsebuje 50.000 ton očiščene vode pod kilometrom kamnine v bližini Hide na osrednjem otoku Honshu, doživela preprosto, a pomembno nadgradnjo, ki je bila namenjena povečanju svoje sposobnosti razlikovanja nevtrinov Supernove iz drugih delcev.

Kadar se nevtrino - natančneje, njen antinevtrino, antineutrino - trči v proton v vodi, ta proton se lahko spremeni v par drugih delcev, nevtron in antielektron. Antielektron ustvari bliskavico svetlobe, ko se premika z veliko hitrostjo v vodi, in to svetlobo zajamejo senzorji, ki obdajajo stene rezervoarja. Ta bliskavica samo svetlobe bi lahko razlikovala od svetlobe, ki jo proizvajajo nevtrini ali antineutrini iz različnih drugih virov.

Med nadgradnjo so znanstveniki dodali sol na osnovi gadolinija v vodno K Super-K. To omogoča, da se nevtroni proizvedejo, ko antineutrino vpliva na vodo, ki ga je jedro Gadolinium zajelo in sprosti drugo, značilno bliskovito zaporedje energije. Fiziki Super-K, ki iščejo Supernove Neutrinos, iščejo hitro serijo dveh utripov, enega iz antielektrona in drugo iz ujetega nevtrona.

Rešite kozmične skrivnosti

Nakahata pravi, da bo minilo nekaj let, preden se resnično pojavijo resnični signali supernove, saj lahko dvojni bliskovni signali prihajajo tudi iz drugih nevtrinskih virov, vključno s tistimi, ki jih povzročajo kozmični žarki, ki zadenejo ozračje. Toda do trenutka, ko naj bi se Super-K zaključil do leta 2029, dodaja, bi moral zbrati dovolj podatkov, da bi lahko trdno zahteval.

A še večji eksperiment, imenovan Hyper-Kamiokande, ki naj bi se končal okoli leta 2027, bi lahko močno izboljšalo rezultate Super-K. Sprva bo Hyper-K napolnjen s čisto vodo, vendar so "vse sestavine detektorja zasnovane tako, da so združljive z Gadoliniumom", ki bi jih lahko dodali pozneje, pravi Francesca Di Lodovico, fizik pri King's College London in sopocenik za projekt.

Nakahata pravi, da so nevtrini iz oddaljenih supernov, ki so se zgodili pred milijardami let pred več kot milijardo let To je nekaj, na kar fiziki že dolgo sumijo, vendar še niso mogli dokazati.

Harada pravi, da je merjenje celotnega spektra energij Supernove Neutrino Energys tudi razkrilo, koliko supernove se je zgodilo v različnih obdobjih kozmične zgodovine, pravi Harada. Poleg tega bi lahko razkrilo, koliko propadajočih zvezd je povzročilo črno luknjo - ki bi ustavila emisije nevtrinov - v nasprotju s tem, da bi za seboj pustila nevtronsko zvezdo.

Podatki Super-K so še vedno preveč omedli, da bi lahko zaznali, vendar je možnost zaznavanja difuznih nevtrinov "izjemno vznemirljiva", pravi Ignacio Taboada, fizik na Georgia Institute of Technology v Atlanti in tiskovni predstavnik za opazovanje Icecube Neutrino na Južnem polu. "Nevtrini bi zagotovili neodvisno merjenje zgodovine tvorbe zvezd v vesolju."