fbTrack

Nowe technologie

Teleskop na dnie morza

materiały prasowe
W głębi Morza Śródziemnego rozpoczyna się niezwykła przygoda astrofizyków. Będą łowili neutrina, najbardziej nieuchwytne cząstki elementarne pędzące przez wszechświat.
Dlaczego w wodzie, na głębokości 2500 metrów? I dlaczego ten niezwykły teleskop nie „spogląda” w górę, w stronę nieba?
Dlatego, że jego zadanie polega na obserwowaniu cząstek, które bardzo trudno dostrzec – neutrin. Przenikają niemal bez śladu przez wszystkie postacie materii, przez planety, obłoki gazowe, a nawet zewnętrzne powłoki gwiazd. Wszystkie inne cząstki są zatrzymywane przez skorupę ziemską bądź grubą warstwę wody. Ale nie neutrina. Ich toru nie zmieniają pola magnetyczne planet. W ciągu sekundy miliardy neutrin trafiają w każdy metr powierzchni kuli ziemskiej i wnikają w nią niemal bez śladu. Ślad pozostaje wyłącznie wówczas, gdy neutrino zderzy się z elektronem lub jądrem atomu. Tylko jedna na miliard tych cząstek ma szansę na taką kolizję. Właśnie to zderzenie trzeba zarejestrować, aby udowodnić istnienie cząstki. Woda izoluje teleskop od promieni kosmicznych obecnych w atmosferze, które zakłócałyby te badania. Już w 1930 roku słynny szwajcarski fizyk (austriackiego pochodzenia) Wolfgang Pauli przewidział teoretycznie istnienie tych cząstek, ale trzeba było jeszcze ćwierć wieku, aby dowieść tego doświadczalnie. Od dawna trwa polowanie na neutrina, ale dotychczas było to zaledwie potwierdzanie ich istnienia. Teraz naukowcy chcą je chwytać na wielką skalą i dowiadywać się, skąd przybywają, w trakcie jakich procesów się uwalniają. Narzędziem tego polowania jest ANTARES – Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss Environmental Research, kosmiczny teleskop głębinowy do obserwacji neutrin. Zbudowały go dwa francuskie instytuty badawcze: Centrum Fizyki Cząstek w Marsylii oraz Instytut Badań Podstawowych Praw Wszechświata w Saclay. Poza tym w program ten zaangażowanych jest 150 naukowców z Niemiec, Hiszpanii, Włoch, Holandii, Rosji i Rumunii. Podwodny teleskop kosmiczny ANTARES zajmuje powierzchnię odpowiadającą czterem boiskom do piłki nożnej. Składa się z 12 linii, „strun”, każda długości 480 metrów. „Struna” to dwie liny ze stali nierdzewnej oddalone od siebie o 2,3 metra. Pomiędzy linami umocowane są moduły optyczne, których zadaniem jest wykrywanie i rejestrowanie migawkowych rozbłysków światła towarzyszących zderzeniom neutrin z elektronami lub jądrami atomów. Morskie głębiny, gdzie nie docierają promienie słoneczne i gdzie panują absolutne ciemności, są najlepszym miejscem do prowadzenia takich obserwacji. Na wszystkich linach, razem, umocowano ponad 900 modułów optycznych. Liny zakotwiczone są na dnie. Przez cały czas tkwią w wodzie pionowo. W tej pozycji utrzymują je boje przymocowane do ich górnych końców. Pozycja modułów optycznych kontrolowana jest na bieżąco. Odpowiednie czujniki mierzą ich kąt położenia i nachylenia na strunach. Elementy elektroniczne niezbędne do funkcjonowania teleskopu umieszczone są w kulach odpornych na ogromne ciśnienie panujące w głębinie. Dane uzyskiwane przez teleskop przesyłane są kablem długości 40 kilometrów do bazy koło Tulonu. Projekt narodził się w 1996 roku, ale pierwsza struna została zakotwiczona w 2006 roku. Łowiąc neutrina, teleskop ANTARES przyczynia się do postępu w dziedzinie, która dopiero powstaje: astronomii wysokich energii. W ostatnich dekadach astronomowie odkryli wiele źródeł fotonów o bardzo dużej energii. Na przykład ich źródłem są: galaktyki, w których znajdują się masywne czarne dziury, pozostałości supernowych, źródła wybuchów promieni gamma. Te wysokoenergetyczne fotony mogą wchodzić w interakcję z ultraenergetycznymi protonami i tworzyć promieniowanie kosmiczne bombardujące Ziemię. Z tych inter-akcji pochodzą także neutrina.Dotychczas astrofizycy mieli wielkie trudności z obserwowaniem tych zjawisk. Ich świadectwem są fotony i protony o bardzo dużej energii, ale materia je zatrzymuje. Gdy wydarzenie miało miejsce bardzo daleko, po drodze jest wystarczająco dużo materii, aby wyhamować te cząstki. Inaczej rzecz się ma z wysokoenergetycznymi neutrinami. Przecinają one wszechświat praktycznie w linii prostej. To są także – jak wspomniane wyżej fotony i protony – świadkowie ekstremalnych zjawisk, ale w odróżnieniu od tamtych są niemal nie do zatrzymania. Jeżeli ANTARES wychwyci dostatecznie dużo ich śladów, umożliwi odkrycie nowego obrazu wszechświata. ANTARES nie jest jedynym łowcą neutrin. Pierwsze małe obserwatorium tego rodzaju powstało na Syberii w jeziorze Bajkał. W lodzie działa AMANDA – Antarctic Moun and Neutrino Detector Array – 600 detektorów na linach wpuszczonych na głębokość od 1,5 do 2 km. W Mozumi, w Japonii, 200 km na zachód od Tokio, funkcjonuje detektor Kamiokande – optyczne moduły są tam umieszczone w zbiorniku zawierającym 50 tys. ton bardzo czystej wody, w nieczynnej kopalni cynku, kilometr pod ziemią. Podobnie zbudowany jest detektor w kanadyjskiej kopalni w Sudbury.
Źródło: Rzeczpospolita

REDAKCJA POLECA

NAJNOWSZE Z RP.PL