ΠΩΣ ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΟΥΜΕ ΤΑ ΝΕΤΡΙΝΑ;

Τι έχουμε μάθει μέχρι στιγμής; Γνωρίζουμε ότι:

  • Τα Νετρίνα παραγονται από πάρα πολλές πηγές
  • Υπάρχουν ΠΟΛΛΑ νετρίνα που ταξιδεύουν τριγύρω μας

Άρα θα πρέπει να είναι εύκολο για εμάς να τα ανιχνεύουμε, σωστά; Δυστυχώς… Όχι!
Θυμάσαι που είπαμε ότι τα νετρίνα αντιδρούν ασθενώς με την ύλη γύρω μας; Αυτό σημαίνει ότι χρειαζόμαστε τεράστιους ανιχνευτές νετρίνων για να μπορέσουμε να δούμε κάποια από αυτά.

Πάρε για παράδειγμα τους ανιχνευτές μας KM3NeT/ORCA και KM3NeT/ARCA. O KM3NeT/ORCA είναι τόσο ψηλός όσο ένα κτήριο 60 ορόφων ενώ ο KM3NeT/ARCA έχει ύψος υπερδιπλάσιο του ύψους του Πύργου του Άιφελ και καταλαμβάνει έκταση ίση με εκατό γήπεδα ποδοσφαίρου. Εντυπωσιακό, ετσι δεν είναι? Για να αυξήσουμε τις πιθανότητες να πιάσουμε νετρίνα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ανιχνευτές τόσο μεγάλων διαστάσεων!

Αλλά πώς τα ανιχνεύουμε; Για να τα “πιάσουμε” πρέπει να περιμένουμε μέχρι ένα νετρίνο να αλληλεπιδράσει με την ύλη που περιβάλλει τους ανιχνευτές. Αν ένα νετρίνο “συναντήσει”, για παράδειγμα ένα πρωτόνιο μπορεί να εξαφανιστεί και στην θέση του παραχθεί ένα φορτισμένο σωματίδιο, ένα γνωστό τέτοιο σωματίδιο είναι, για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο. Νετρίνα διαφορετικών “γεύσεων” παράγουν διαφορετικά σωματίδια: μιόνια και λεπτόνια του Ταυ, τα οποία μπορεί να παρομοιαστεί ότι συμπεριφέρονται σαν μεγάλα ηλεκτρόνια. Αυτά τα φορτισμένα σωματίδια, που παράγονται όταν τα νετρίνα αλληλεπιδρούν με την ύλη, κινούνται με ταχύτητες μεγαλύτερες και από την ταχύτητα του φωτός μέσα στο νερό (Θυμήσου ότι η ταχύτητα του φωτός στο νερό είναι μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός στο κενό!). Όταν, λοιπόν, συμβεί αυτό, παράγεται ένα μπλε φως που το αποκαλούμε ακτινοβολία Τσερένκοφ.

Για να είμαστε σίγουροι ότι μπορούμε να “πιάσουμε” νετρίνα, οι ανιχνευτές μας είναι εξοπλισμένοι με εκατοντάδες αισθητήρες οι οποίοι έχουν κατασκευαστεί για να ανιχνεύουν αυτή την ακτινοβολία Τσερένκοφ.

Οι ανιχνευτές του πειράματος μας θα αποτελούνται από κατακόρυφες γραμμικές ανιχνευτικές μονάδες οργανωμένες σε διατάξεις, που τις ονομάζουμε ανιχνευτικά μπλοκ, τα οποία εγκαθίστανται στον βυθό της θάλασσας. Κάθε μπλοκ θα αποτελείται απο περίπου 2000 αισθητήρες και ο ανιχνευτής ORCA θα αποτελείται από 1 μπλοκ ενώ ο ARCA από 2 τέτοια μπλόκ, τα οποία καταλαμβάνουν όγκο ενός κυβικού χιλιομέτρου (εκεί οφείλεται και το όνομα KM3NeT). Φαντάσου την έκταση! Αυτό σημαίνει ότι θα έχουμε 6.210 αισθητήρες, ο καθένας εκ των οποίων αποτελείται από 31 συσκευές που ονομάζονται φωτοπολλαπλασιαστές. Αυτοί είναι τα “μάτια” του αισθητήρα που μπορούν να “δουν” την ακτινοβολία Τσερένκοφ.

Συνοψίζοντας , εμείς με το πείραμά μας εξοπλίζουμε διάφορες περιοχές της Μεσογείου με πάνω απο 190.000 “μάτια” τα οποία συνεχώς αναζητούν ενδείξεις αλληλεπιδράσεων νετρίνων μέσα στη θάλασσα.