Під горою Ікено, Японія, у старій шахті, що сидить на тисячі метрів під поверхнею, розташована обсерваторія Супер-Каміоканде (СКО). Починаючи з 1996 року, коли він почав проводити спостереження, дослідники використовували детектор Черенкова на цьому об'єкті для пошуку ознак розпаду протонів та нейтрино в нашій галактиці. Це непросте завдання, оскільки нейтрино виявити дуже важко.
Але завдяки новій комп'ютерній системі, яка зможе контролювати нейтрино в режимі реального часу, дослідники СКО зможуть найближчим часом більш детально дослідити ці таємничі частинки. Роблячи це, вони сподіваються зрозуміти, як утворюються зірки і врешті-решт розпадуться на чорні діри, і досягнуть піку того, як матерія була створена в ранньому Всесвіті.
Нейтрино, простіше кажучи, є однією з основних частинок, що складають Всесвіт. У порівнянні з іншими фундаментальними частинками вони мають дуже малу масу, без заряду і взаємодіють лише з іншими типами частинок за допомогою слабкої ядерної сили та сили тяжіння. Вони створюються різними способами, особливо через радіоактивний розпад, ядерні реакції, що живлять зірку, і в наднових.
Відповідно до стандартної моделі Великого вибуху, нейтрино, що залишився від створення Всесвіту, є найпоширенішими частинками, що існують. В будь-який момент часу, як вважають, трильйони цих частинок рухаються навколо нас і через нас. Але через спосіб їх взаємодії з матерією (тобто лише слабко) їх виявити вкрай важко.
З цієї причини обсерваторії нейтрино будуються глибоко під землею, щоб уникнути перешкод від космічних променів. Вони також покладаються на детектори Черенкова, які по суті є масивними резервуарами для води, які мають тисячі датчиків, що вистилають їх стінки. Вони намагаються виявити частинки, коли вони сповільнюються до локальної швидкості світла (тобто швидкості світла у воді), що стає очевидним наявністю світіння - відомого як випромінювання Черенкова.
На даний момент детектор у СКО є найбільшим у світі. Він складається з циліндричного резервуару з нержавіючої сталі висотою 41,4 м і діаметром 39,3 м (129 футів) і вміщує понад 45 000 метричних тонн (50 000 тонн США) надчистої води. У салоні встановлено 11 146 фотоелектронних множників, які детектують світло в ультрафіолетовому, видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах електромагнітного спектру з надзвичайною чутливістю.
Протягом багатьох років дослідники СКО використовували засоби для дослідження сонячних нейтрино, атмосферних нейтрино та техногенних нейтрино. Однак тих, які створені надновими, дуже важко виявити, оскільки вони з’являються раптово і їх важко відрізнити від інших видів. Однак, із щойно доданою комп'ютерною системою, дослідники Super Komiokande сподіваються, що це зміниться.
Як нещодавно заявив Луїс Лабарга, фізик Мадридського автономного університету (Іспанія) та член співпраці, в нещодавній заяві до Наукової служби новин (SINC):
«Вибухи наднової - одне з найбільш енергетичних явищ у Всесвіті, і більша частина цієї енергії виділяється у вигляді нейтрино. Ось чому виявлення та аналіз нейтрино, що викидається в цих випадках, окрім тих, що від Сонця чи інших джерел, є дуже важливим для розуміння механізмів утворення нейтронних зірок - типу зоряного залишку - і чорних дір ».
В основному нова комп'ютерна система призначена для аналізу подій, зафіксованих в глибині обсерваторії в режимі реального часу. Якщо він виявить аномально великі потоки нейтрино, це швидко попередить експертів, що комплектують елементи контролю. Потім вони зможуть оцінити значення сигналу протягом декількох хвилин і побачити, чи дійсно він надходить від сусідньої супернової.
"Під час вибухів наднової у величезний проміжок часу - за кілька секунд - утворюється величезна кількість нейтрино - і тому нам потрібно бути готовими", - додав Лабарга. "Це дозволяє нам дослідити основні властивості цих захоплюючих частинок, такі як їх взаємодія, їх ієрархія та абсолютна цінність їх маси, їх період напіввиведення та, безумовно, інші властивості, які ми досі не можемо навіть уявити".
Не менш важливим є той факт, що ця система надасть СКО можливість висувати попередні попередження науково-дослідним центрам у всьому світі. Наземні обсерваторії, де астрономи прагнуть спостерігати за створенням наднових космічних нейтрино, зможуть заздалегідь направити всі свої оптичні прилади до джерела (оскільки електромагнітний сигнал займе більше часу).
Завдяки цим спільним зусиллям астрофізики, можливо, зможуть краще зрозуміти деякі найбільш невловимі нейтрино з усіх. Виявлення того, як ці основні частинки взаємодіють з іншими, може наблизити нас на крок до великої єдиної теорії - однієї з головних цілей обсерваторії Супер-Каміоканде.
На сьогоднішній день у світі існує лише кілька детекторів нейтрино. До них відносяться детектор Ірвайн-Мічиган-Брукхейвен (ІМБ) в Огайо, Обсерваторія Нейтрино Субдурі (SNOLAB) в Онтаріо, Канада, і Обсерваторія Супер Каміоканде в Японії.
