Te doniesienia dla wielu mogą brzmieć jak czarna magia (albo choćby czarna materia!). Jednak świat nauki jest podekscytowany i z ogromną nadzieją patrzy na to gigantyczne, podziemne obserwatorium w kształcie kuli. JUNO ma szansę rozwiązać jedną z największych zagadek fizyki cząstek elementarnych i ujawnić sekrety niewidzialnego świata, który ma całkiem widzialny wpływ na nas wszystkich.
Juno, czyli największy detektor neutrin na świecie
Jiangmen Underground Neutrino Observatory (czyli właśnie JUNO) to międzynarodowy projekt badawczy, który zrzesza ponad 700 naukowców z 75 instytucji w 17 krajach pod przewodnictwem Chińskiej Akademii Nauk (CAS). Budowa JUNO w prowincji Guangdong trwała blisko dekadę. Podziemne prace rozpoczęto w 2015 roku i od 26 sierpnia tego roku urządzenie działa na pełnych obrotach.
Do czego służy? W skrócie: do wykrywania neutrin (za chwilę to wyjaśnimy) i ich antycząstek (czyli antyneutrin). Sercem JUNO jest gigantyczny, przezroczysty sferyczny detektor wypełniony 20 tys. tonami tzw. scyntylatora ciekłego (emituje błyski światła, gdy cząstka zderzy się z jądrem atomowym jak... fotoradar).
Ta masa substancji jest zamknięta w akrylowej kuli o średnicy 35,4 metra. Ta z kolei jest otoczona wodą i ponad 45 tys. specjalnych lamp. Są w stanie wychwycić najmniejszy błysk światła, będący śladem zderzenia neutrina z atomem.
Neutrina to cząstki-duchy, które przenikają przez nas choćby teraz
Neutrina to jedne z najbardziej tajemniczych i wszechobecnych cząstek elementarnych. Są niezwykle małe, mają minimalną masę i nie posiadają ładunku elektrycznego. To właśnie odróżnia je od elektronów czy protonów, które dzięki ładunkowi mogą łatwo wchodzić w interakcje.
Neutrina rzadko wchodzą w reakcje z czymkolwiek. Po prostu przelatują przez wiele obiektów niczym... duchy. I to nie tylko takie malutkie jak atomy, większe, ściana, ale i ogromne, jak całe planety. Słońce jest ogromnym źródłem neutrin. Miliardy tych cząstek z najbliższej nam gwiazdy przenikają przez nas w każdej sekundzie.
"Neutrina rzadko oddziałują ze zwykłą materią, więc mogą niewyczuwalnie przelatywać przez nasze ciała, budynki, a choćby całą Ziemię, co przyniosło im przydomek 'cząstek-duchów'. Z powodu swojej ulotnej natury, neutrina są najmniej poznanymi cząstkami elementarnymi i wymagają użycia masywnych detektorów do uchwycenia ich najsłabszych śladów" – czytamy w artykule agencji prasowej Xinhua.
JUNO pomaga dokładniej mierzyć "smaki" neutrin. Po co to wszystko?
Już po 59 dniach pracy detektor JUNO dostarczył pierwszych danych. Zmierzył dwa parametry związane z tzw. oscylacją neutrin słonecznych. Informują o tym, jak neutrina potrafią zmieniać swoje "smaki" (które są przynajmniej trzy i odpowiadają rodzajowi np. neutrino elektronowe) w czasie podróży do Ziemi.
Xinhua we wspomnianym artykule zwraca uwagę na dokładność pomiaru, która jest o 1,5 do 1,8 raza lepsza niż we wcześniejszych eksperymentach. A w świecie kwantowym to naprawdę robi różnicę.
"Osiągnięcie takiej precyzji w ciągu zaledwie dwóch miesięcy działania pokazuje, iż JUNO działa dokładnie tak, jak zostało zaprojektowane" – przyznał z dumą Wang Yifang, rzecznik i kierownik projektu JUNO. Yifang dodał, iż dzięki takiej dokładności JUNO "wkrótce określi kolejność mas neutrin, przetestuje ramy oscylacji trzech 'smaków' i poszuka nowej fizyki poza nimi".
Obecny Model standardowy (teoria cząstek elementarnych) nie wyjaśnia bowiem, dlaczego we Wszechświecie jest wielokrotnie więcej materii niż antymaterii. To jedna z największych i najbardziej fundamentalnych zagadek fizyki, która może być związana właśnie z adekwatnościami i oscylacją neutrin.
