რა შეგვიძლია ვისწავლოთ ნეიტრინოებისგან?

ამ გვერდზე, ჩვენ უფრო ზუსტად აღვწერთ იმას, რაც შეგვიძლია ვისწავლოთ ნეიტრინოების შესახებ KM3NeT ტელესკოპის გამოყენებით. გარდა ამისა, გაეცნობით KM3NeT-ის იმ ამოცანებს, რომლებზეც მუშაობს თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ჯგუფი.

გამოვიკვლევთ ცას მულტიმესენჯერული დაკვირვებებით

საუკუნეების განმავლობაში ვაკვირდებოდით და ვცდილობდით ცის გამოკვლევას სინათლის საშუალებით. ახლა კი, ჯერ 10 წელიც არაა, რაც ჩვენ შეგვიძლია მისი დაკვირვება ნეიტრინოებით ან გრავიტაციული ტალღებით.

თანამედროვე ასტროფიზიკაში კვლევის ერთ-ერთი მთავარი მიმართულება არის ერთი და იგივე ფენომენის დაკვირვება ერთდროულად რამდენიმე მესენჯერის გამოყენებით: მაგალითად, სინათლე + გრავიტაციული ტალღები + ნეიტრინოები.

ეს საშუალებას იძლევა დავინახოთ და გავაცნობიეროთ კონკრეტული ფენომენის ყველა ასპექტი და მახასიათებელი, რაც შეიძლება შევადაროთ რამდენიმე სათვალის ქონას. თითოეული მათგანი გიჩვენებთ პეიზაჟის სხვადასხვა დეტალს: ერთი მათგანით მხოლოდ თქვენს მახლობლად მდებარე ყვავილებს დაინახავთ, დანარჩენით კი დიდ მანძილზე მყოფებს. მხოლოდ ყველა სათვალის გამოყენებით შეძლებთ სურათის სრულად აღქმას!

ჩვენ უკვე შევძელით ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის დაკვირვება გრავიტაციული ტალღებისა და სიანთლის წყალობით. რამდენიმე თვის შემდეგ, ვნახეთ სინათლისა და ნეიტრინოების წყაროს პირველი დამთხვევა. თუმცა, ჩვენ ჯერ კიდევ მოუთმენლად ველით გრავიტაციული ტალღების, სინათლისა და ნეიტრინოების სამეულის საერთო მოვლენაზე დამთხვევას.

მოვემზადოთ შემდეგი ზეახალი ვარსკვლავის ანთებისთვის

ზეახალი ვარსკვლავის – სუპერნოვას ანთება ხანმოკლე, თუმცა ძალიან კაშკაშა პროცესია, რომელიც თან ახლავს მასიური (ჩვენს მზეზე ბევრად მძიმე) ვარსკვლავის სიკვდილს. მიუხედავად იმისა, რომ ამ პროცესს სინათლის მეშვეობით ვაკვირდებით, ზეახალი ვარსკვლავის გრავიტაციული კოლაფსის ზოგიერთი დეტალის შესწავლა მხოლოდ ნეიტრინოების დახმარებითაა შესაძლებელი.

თანამედროვე ციფრული სიმულაციებისა და თეორიული გამოთვლების გამოყენებით, ჩვენ ვიკვლევთ KM3NeT–ის ახალი ოპტიკური მოდულებით ზეახალი ვარსკვლავების გამოკვლევის პოტენციალს. ჩვენთან ახლოს (ჩვენს ან მეზობელ გალაქტიკაში) სუპერნოვას ანთება საკმაოდ იშვიათი პროცესია, რომელიც საშუალოდ 30 წელიწადში ერთხელ ხდება, ხოლო უკანასკნელი მათგანი 1987 წელს დაფიქსირდა. ამ ფაქტების გათვალისწინებით,  აუცილებელია შემდეგისთვის მაქსიმალურად მზად ვიყოთ.

ამოვხსნით ნეიტრინოს ოსცილაციების საიდუმლოს

ჩვენ უკვე ვისწავლეთ, რომ ნეიტრინოებს აქვთ სხვადასხვა არომატი და რომ ეს არომატი შეიძლება კოსმოსში მათი მოგზაურობისას დროთა განმავლობაში გარდაიქმნას. მიუხედავად იმისა რომ უკვე ვიცით ნეიტრინოების ოსცილაციის ფენომენი, ჯერ კიდევ ჩასატარებელია ზუსტი გაზომვები, რათა სრულად გავაცნობიეროთ ეს მოვლენა. KM3NeT/ORCA სენსორების გეომეტრია საშუალებას მოგვცემს განვსაზღვროთ ნეიტრინოს არომატი, რაც შესაძლებელს გახდის დავთვალოთ დაფიქსირებული თითოეული არომატის ნეიტრინოს რაოდენობა. ატმოსფეროში წარმოქმნილი და ORCA–მდე მოღწეული თითოეული არომატის ნეიტრინოების რაოდენობებით შეგვიძლია ვიმსჯელოთ „მოგზაურობისას“ არომატშეცვლილი ნეიტრინოების ტიპებისა და ოდენობის შესახებ!

ვნახავთ უფრო მეტ მიუონურ ნეიტრინოს ვიდრე ტაუ ნეიტრინოს? როგორ განსხვავდება ეს გარდაქმნები ნეიტრინოს ენერგიის მიხედვით? ამ კითხვებზე პასუხები საშუალებას მოგვცემს უკეთესად გავიგოთ ოსცილაციების ფენომენი და მათი ყველა პარამეტრი!

KM3NeT საერთაშორისო თანამშრომლობის მონაწილე თსუ მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტის ჯგუფის ამოცანები

თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ჯგუფში ხდება ნეიტრინული შემთხვევვების კომპუტერული სიმულაციები და მიღებული ექსპერიმენტული ინფორმაციის ანალიზი. სიმულაციების საშუალებით ვადგენთ ნეიტრინოების სურათს დეტექტორში, რასაც ვადარებთ ექსპერიმენტული მონაცემებიდან აღდგენილ სურათს. ასეთი მეთოდით შეგვიძლია „დავიჭიროთ“ და შევისწავლოღ ჩვენს დეტექტორში მოხვედრილი ნეიტრინოები. ნეიტრიოების მიმართულების აღდგენა საშუალებას გვაძლევს ის ასტრონომიული ობიექტი დავადგინოთ,  რომელშიც ეს ნაწილაკი დაიბადა.  იმის მიხედვით, თუ როგორია დაკვირვებული ნეიტრინოს ენერგია, შეიძლება ამ ობიექტში მიმდინარე პროცესები შევისწავლოთ. თუმცა უკვე ვიცით, რომ ნეიტრინოების უმრავლესობა ჩვენს ატმოსფეროში იბადება და „ატმოსფერულ ნეიტრინოებს“ წარმოადგენენ.