Neutrina to prawdziwi mistrzowie ucieczki w fizyce cząstek. Choć przez nasze ciała przelatuje ich około 400 bilionów każdej sekundy, praktycznie nie pozostawiają po sobie żadnego śladu. Ta niezwykła właściwość sprawia, że ich badanie należy do najtrudniejszych wyzwań współczesnej nauki.
JUNO to prawdziwy majstersztyk inżynieryjny. Umieszczony 700 metrów pod ziemią, znajduje się w strategicznej lokalizacji pomiędzy dwiema potężnymi elektrowniami jądrowymi w Yangjian i Taishan. Ta pozornie przypadkowa lokalizacja ma swoje głębsze uzasadnienie – reaktory jądrowe generują sztuczne neutrina, znacznie zwiększając szanse na ich wykrycie.
Czytaj także: Zupełnie nowy proces? Neutrina mogą powstawać w nieznany dotąd sposób
Warstwa skalna pełni tutaj kluczową funkcję, blokując większość innych cząstek takich jak miony, które mogłyby zakłócać pomiary. Dodatkową warstwę ochronną stanowi system Top Tracker, składający się z basenu ultra czystej wody o średnicy 44 metrów, którego zadaniem jest wyłapywanie zbłąkanych cząstek przed dotarciem do głównego detektora.
Sercem całego systemu jest sfera wypełniona ciekłym scyntylatorem – substancją emitującą światło przy zderzeniu z cząstką. Wokół niej rozmieszczono dokładnie 43 212 ultraszczegółowych fotodetektorów zdolnych do rejestracji pojedynczych fotonów. Kiedy neutrino uderzy w scyntylator, powstaje charakterystyczny błysk światła rejestrowany przez detektory, tworząc unikalny sygnał zdarzenia.
Precyzja całego układu pozwala naukowcom spodziewać się wykrywania od 40 do 60 neutrin dziennie przez co najmniej najbliższą dekadę. Taka długoterminowa obserwacja jest niezbędna ze względu na niezwykle rzadkie interakcje tych cząstek z materią.
Neutrina występują w trzech odmianach: elektronowe, mionowe i taonowe. Jednym z głównych celów JUNO jest ustalenie hierarchii mas tych typów oraz badanie zjawiska oscylacji neutrin, polegającego na zmianie jednego typu w drugi podczas podróży przez przestrzeń.
Badania prowadzone przez obserwatorium mogą rzucić nowe światło na fundamentalne pytania dotyczące wszechświata. Neutrina odegrały kluczową rolę we wczesnej ekspansji podczas Wielkiego Wybuchu, dostarczają cennych informacji o mechanizmach supernowych i pomagają zrozumieć procesy zachodzące w radioaktywnych skałach głęboko we wnętrzu Ziemi.
Czytaj także: Takiego neutrina nie widzieliśmy jeszcze nigdy. Rekordowa energia
Projekt JUNO to międzynarodowe przedsięwzięcie łączące 74 instytuty i 700 naukowców z całego świata, kierowane przez Instytut Fizyki Wysokich Energii Chińskiej Akademii Nauk. Choć optymizm naukowców jest zrozumiały, warto pamiętać, że detekcja neutrin to dziedzina pełna niepewności i technicznych wyzwań.
Uruchomienie JUNO stanowi ważny krok w długiej drodze do zrozumienia natury neutrin. Te kosmiczne posłańcy mogą w końcu ujawnić swoje sekrety, choć prawdopodobnie minie jeszcze sporo czasu, zanim ich tajemnice zostaną fully poznane.