Под връх Икено, Япония, в стара мина, която седи на хиляда метра (3 300 фута) под повърхността, се намира обсерваторията Супер-Камиоканде (SKO). От 1996 г., когато започна да провежда наблюдения, изследователите използват детектора Черенков в това съоръжение, за да търсят признаци на разпад на протони и неутрино в нашата галактика. Това не е лесна задача, тъй като неутрините са много трудни за откриване.
Но благодарение на нова компютърна система, която ще може да наблюдава неутрино в реално време, изследователите от СКО ще могат да изследват по-внимателно тези мистериозни частици в близко бъдеще. По този начин те се надяват да разберат как се формират звезди и в крайна сметка да се срутят в черни дупки, и да постигнат връх как материята е създадена в ранната Вселена.
Неутрино, казано по-просто, са една от основните частици, съставляващи Вселената. В сравнение с други основни частици те имат много малка маса, без заряд и взаимодействат само с други видове частици чрез слабата ядрена сила и гравитацията. Те са създадени по много начини, най-вече чрез радиоактивен разпад, ядрените реакции, които захранват звезда, и в свръхнови.
В съответствие със стандартния модел на Големия взрив, неутрино, останали от създаването на Вселената, са най-разпространените частици в съществуването. Във всеки един момент се смята, че трилиони от тези частици се движат около нас и през нас. Но поради начина, по който взаимодействат с материята (т.е. само слабо), те са изключително трудни за откриване.
Поради тази причина неутрино обсерваториите са изградени дълбоко под земята, за да се избегнат смущения от космическите лъчи. Те разчитат и на детектори Черенков, които по същество са масивни резервоари за вода, които имат хиляди сензори, облицоващи стените им. Те се опитват да открият частици, тъй като те се забавят до локалната скорост на светлината (т.е. скоростта на светлината във вода), което става очевидно чрез наличието на сияние - известно като радиация на Черенков.
Понастоящем детекторът в SKO е най-големият в света. Състои се от цилиндричен резервоар от неръждаема стомана, висок 41,4 м и 136,3 м в диаметър, и съдържа над 45 000 метрични тона (50 000 тона в САЩ) ултрачиста вода. Във вътрешността са монтирани 11 146 фотоелектронни умножители, които засичат светлина в ултравиолетовия, видимия и близко инфрачервения диапазон на електромагнитния спектър с изключителна чувствителност.
От години изследователи от СКО използват съоръжението за изследване на слънчеви неутрино, атмосферни неутрино и създадени от човека неутрино. Обаче тези, които са създадени от свръхнови, са много трудни за откриване, тъй като се появяват внезапно и трудно се различават от другите видове. Въпреки това, с ново добавената компютърна система, изследователите на Super Komiokande се надяват това да се промени.
Както Луис Лабарга, физик в Автономния университет в Мадрид (Испания) и член на сътрудничеството, обясни в неотдавнашно изявление пред Научната служба за новини (SINC):
„Експлозиите на Супернова са едно от най-енергийните явления във Вселената и по-голямата част от тази енергия се отделя под формата на неутрино. Ето защо откриването и анализирането на излъчваните в тези случаи неутрино, различни от тези на Слънцето или други източници, е много важно за разбирането на механизмите при образуването на неутронни звезди - вид звезден остатък - и черни дупки ”.
По принцип новата компютърна система е проектирана да анализира събитията, записани в дълбините на обсерваторията в реално време. Ако открие необичайно голям поток неутрино, той бързо ще предупреди експертите, които ръководят контролите. След това те ще могат да преценят значението на сигнала в рамките на минути и да проверят дали той действително идва от близка супернова.
„По време на експлозии на свръхнови се създава огромен брой неутрино за изключително малко време - няколко секунди - и затова трябва да сме готови“, добави Лабарга. „Това ни позволява да изследваме основните свойства на тези завладяващи частици, като техните взаимодействия, тяхната йерархия и абсолютната стойност на тяхната маса, техния полуживот и със сигурност други свойства, които все още не можем да си представим.“
Също толкова важен е фактът, че тази система ще даде възможност на СКО да издава ранни предупреждения на изследователски центрове по света. Наземните обсерватории, където астрономите държат да наблюдават създаването на космически неутрино от свръхнова, след това ще могат предварително да насочат всички свои оптични инструменти към източника (тъй като електромагнитният сигнал ще отнеме повече време, докато пристигне).
Чрез това съвместно усилие астрофизиците може да успеят да разберат по-добре някои от най-неуловимите неутрино от всички. Разбирайки как тези основни частици си взаимодействат с другите, биха могли да ни доближат една крачка до една Велика единна теория - една от основните цели на обсерваторията Супер Камиоканде.
Към днешна дата в света съществуват само няколко детектора на неутрино. Те включват детектора Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) в Охайо, Обсерваторията Нейтрино на Subdury (SNOLAB) в Онтарио, Канада, и Обсерваторията Super Kamiokande в Япония.
