Астрономія

Нейтринна обсерваторія зможе досліджувати наднові в інших галактиках

Японська нейтринна обсерваторія Супер-Каміоканде оновила обладнання та зможе реєструвати нейтрино від стародавніх і далеких наднових. Для цього у воду, яка є важливим елементом споруди, додали рідкісний елемент гадоліній. Він дозволить збільшити ефективність реєстрації зіткнень частинок, повідомляється на сайті Токійського університету.

Що таке нейтрино?

Нейтрино — це дуже легкі фундаментальні частинки, які рідко взаємодіють із звичайною речовиною. Як правило, вони пролітають крізь неї, не зустрічаючи перешкоди. Так, крізь людське тіло можуть проходити мільярди нейтрино щосекунди. Але періодично вони вражають електрони в атомах, і за певних обставин ці зіткнення можна спостерігати і вивчати. Нейтрино утворюються під час ядерних реакцій у Сонці, вибухів наднових, роботі ядерних реакторів тощо.

Як працює Супер-Каміоканде?

Щоб прибрати вплив іншого випромінювання, нейтринні обсерваторії розташовуються глибоко під землею. Обсерваторія Супер-Каміоканде знаходиться під горою Ікено в Японії, на глибині 1000 метрів. Експерименти проводяться у ній проводяться з 1996 року.

Активним інструментом споруди є резервуар висотою 40 метрів, наповнений приблизно 50 мільйонами літрів чистої води. Його стіни вкривають 13000 фотоелектронних помножувачів. Коли нейтрино потрапляє у бак і вражає молекулу води, воно створює спалах світла, який підсилюють фотопомножувачі. Оптичні датчики фіксують цей сигнал. Нейтрино, що мають різне походження, залишають різні сигнали. Комплекс Супер-Каміоканде може знаходити нейтрино від спалаху наднових лише у нашій галактиці. Більш віддалені сигнали значно слабші та їх складно виділити із загального фону.

Як саме оновили обладнання Супер-Каміоканде?

Деякі нейтринні взаємодії виробляють нейтрони, і гадоліній реагує на ці частинки спалахом гамма-променів, який оптичні датчики можуть легко помітити. У липні до води в детекторі додали близько 13 тонн гадолінієвої сполуки. Таким чином, концентрація гадолінію у розчині склала приблизно 0,01 відсотка. Це дозволить виявляти нейтрони в результаті зіткнення нейтрино з 50-відсотковою ефективністю. Таке оновлення сприятиме фіксації нейтрино з далеких наднових, що відбулися 10 мільярдів років тому. Вчені також сподіваються збільшувати концентрацію гадолінію для підвищення ефективності детекторів.