Kinija stato povandeninį teleskopą. Kam tokio gali reikėti?

Tropinis giliavandenis neutrinų teleskopas (angl. Tropical Deep-sea Neutrino Telescope, TRIDENT), kinų kalba vadinamas „Hai ling“ arba „Vandenyno varpu“, bus įrengtas Ramiojo vandenyno vakarinėje dalyje. 2030 m. užbaigus jo statybą, teleskopas ieškos retų šviesos blyksnių, kuriuos skleidžia sunkiai apčiuopiamos dalelės, vandenyno gelmėse trumpam tapusios apčiuopiamomis.

Kiekvieną sekundę per kiekvieną kvadratinį kūno centimetrą pereina apie 100 milijardų vaiduokliškų dalelių, vadinamų neutrinais. Tačiau, kaip ir pridera jų bauginančiam apibūdinimui, neutrinai neturi elektrinio krūvio ir yra beveik nulinės masės, todėl jie beveik nesąveikauja su kitomis materijos rūšimis.

Tačiau sulėtinę neutrinų greitį, fizikai gali atsekti kai kurių dalelių kilmę už milijardų šviesmečių nuo mūsų – nuo senų, kataklizminių žvaigždžių sprogimų ir galaktikų susidūrimų.

Ir štai kam pravers teleskopas vandenyno dugne.

„Naudodamas Žemę kaip skydą, TRIDENT aptiks neutrinus, prasiskverbiančius iš priešingos planetos pusės, – pasakoja projekto vyriausiasis mokslininkas Xu Donglianas. – Kadangi TRIDENT yra netoli pusiaujo, jis gali užfiksuoti neutrinus, Žemei besisukant atsklindančius iš visų krypčių, todėl galima stebėti visą dangų be jokių aklųjų zonų“.

Neutrinų yra visur – jie yra antri po fotonų kaip gausiausios subatominės dalelės Visatoje ir susidaro žvaigždžių branduolinėje ugnyje, milžiniškuose supernovų sprogimuose, kosminiuose spinduliuose ir radioaktyviajame skilime, dalelių greitintuvuose ir branduoliniuose reaktoriuose Žemėje.

Nepaisant jų paplitimo, dėl minimalios sąveikos su kita materija neutrinus aptikti neįtikėtinai sunku. Pirmą kartą jie buvo aptikti 1956 m. (pasirodę iš branduolinio reaktoriaus), ir daugelis neutrinų aptikimo eksperimentų pastebėjo nuolatinį Saulės siunčiamų dalelių bombardavimą. Tačiau ši neutrinų kaskada užmaskuoja retesnius neutrinus, susidarančius kosminiams spinduliams, kurių šaltiniai mums dar tebėra paslaptingi, patekus į Žemės atmosferą.

Neutrinai visiškai netrukdomai prasiskverbia pro daugumą medžiagų, įskaitant visą mūsų planetą, tačiau kartais jie sąveikauja su vandens molekulėmis. Keliaudami per vandenį ar ledą, neutrinai kartais sukuria šalutines daleles, vadinamas miuonais, kurie skleidžia šviesos blyksnius. Tyrinėdami šių blyksnių raštus, mokslininkai gali atkurti neutrinų energiją, o kartais ir jų šaltinius.

Tačiau norint padidinti šių dalelių sąveikos tikimybę, detektoriai turi būti po dideliu kiekiu vandens ar ledo.

Milžinišką naująjį Kinijos detektorių sudarys daugiau kaip 24 000 optinių jutiklių, kurie bus sujungti į 1211 „virvių“, kurių kiekviena bus 700 m ilgio, ir nuo įtvirtinimo taško jūros dugne kils aukštyn.

Detektorius bus išdėstytas vadinamuoju Penrose raštu ir apims 4 km plotą. Pradėjęs veikti, kompleksas skenuos neutrinus 7,5 kubinio kilometro plote. Dabartinio didžiausio pasaulyje neutrinų detektoriaus „IceCube“, esančio Amundseno-Scotto Pietų ašigalio stotyje Antarktidoje, stebėjimo plotas yra tik vienas kubinis kilometras, todėl TRIDENT bus gerokai jautresnis ir turės daug didesnę tikimybę rasti neutrinus.

Mokslininkai teigia, kad projekto bandymai prasidės 2026 m., o visas detektorius pradės veikti 2030 m. „TRIDENT ketina praplėsti neutrinų teleskopų našumo ribas ir pasiekti naują jautrumo ribą viso dangaus astrofizinių neutrinų šaltinių paieškose“, – rašo tyrėjai detektoriaus aprašymo straipsnyje, spalio 9 d. paskelbtame žurnale „Nature Astronomy“.

Parengta pagal „Live Science“.