ANTARES: neutrínótávcső a tengerfenéken <br/>

A több európai állam példás összefogásával épülő detektor most első ízben teremt versenyképes lehetőséget európai kutatóknak a neutrínó-csillagászatba való bekapcsolódásra.

Idén szeptemberben Marseille-től 40 kilométerre délkeletre, 2,4 kilométerrel a tengerszint alatt megkezdődött egy új neutrínótávcső, az ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescop and Abyss environmental RESearch) telepítése, amely rendhagyó módon nem az ég felé, hanem a Föld mélye felé fordulva fogja tanulmányozni az égboltot a világűrből érkező neutrínók segítségével. A befejezésekor 1 köbkilométeres térfogatú lesz az óriási detektor, mellette 130 tagú nemzetközi - angol, francia, holland, orosz és spanyol munkatársakból álló - kutatócsoport dolgozik majd.

A neutrínó-csillagászat "születése" 1987-re tehető: ekkor észlelték először neutrínó-detektorral egy távoli szupernóva (az 1987A) robbanását. A neutrínók elektromosan semleges, nulla vagy az elektronéhoz képest is elenyésző tömegű részecskék, amelyek minden más részecskével csak gyenge kölcsönhatásba lépnek, ezért szinte akadálytalanul hatolnak át nagy és sűrű anyagtömegeken (például a Földön is). Így olyan távoli helyekről és objektumokról hozhatnak hírt, amelyekről semmilyen más információ nem juthat el hozzánk. Ráadásul, mivel még a Világegyetemet át meg átszövő mágneses terek sem térítik el őket, a forrásuk iránya is egyértelműen meghatározható. A kozmikus neutrínóforrások főként olyan csillagászati objektumok, amelyekben óriási energiakitörések mennek végbe, mint például az aktív galaxismagokban vagy a gammakitörések máig titokzatos forrásaiban. Ha pedig a neutrínóknak netán mégis van valamekkora, nullánál nagyobb tömegük (mint arra számos jel utal), akkor fontos összetevői lehetnek a Világegyetem tömegének mintegy 90 százalékát kitevő nem fénylő, úgynevezett sötét anyagnak.

A neutrínók csak közvetve, az általuk kiváltott folyamatokban keletkező más részecskék révén mutathatók ki: a Földet átszelő vagy a felülről, a tengervízen keresztül az ANTARES víztérfogatába érkező neutrinók a víz protonjaival ütközve nagyenergiájú müonokat (az elektronhoz hasonló, de annál mintegy kétszázszor nehezebb részecskéket) keltenek, amelyek a vízbeli fénysebességnél gyorsabban száguldva Cserenkov-sugárzást hoznak létre. (Ez egy jellegzetes, a részecske sebességétől és a közeg törésmutatójától függő nyílásszögű kúppalást mentén terjedő fénysugárzás, amely olyankor keletkezik, amikor elektromosan töltött részecskék a közegbeli fénysebességnél gyorsabban haladnak. Az atomreaktorokban az uránatommagok hasadási termékei nagyon sok relativisztikus bétarészecskét bocsátanak ki: innen ered a hűtővíz nagyon szép, kékes derengése.) Az ANTARES fotonsokszorozói a neutrínók keltette relativisztikus müonok Cserenkov-sugárzását fogják jelezni. A távcső "lefelé", a Föld gyomra felé néz majd, így bolygónk tömege hatékonyan leárnyékolja a kozmikus sugárzásból érkező egyéb részecskéket.

A detektor telepítése az első Cserenkov-számlálókból álló "füzér" elhelyezésével már megkezdődött. A hajóról a tenger fenekére leeresztett detektorlánc egyik végét egy nehéz toronyhoz erősített horgony rögzíti a tengerfenéken, a másik végéhez szerelt felszíni bója pedig a füzért függőlegesen kifeszítve tartja. A kábel alsó 400 méteres szakaszán húsz futball-labda méretű fotodetektor várja a fényfelvillanásokat. A detektorokból összegyűjtött jeleket szállító elektromos kábelt a Nautilus mélytengeri mini búvárhajóval csatlakoztatják a tenger alatt futó távközlési kábelhez: azon keresztül jutnak el a jelek partra, majd onnan a marseille-i kutatóközpontba. A most felszerelt első füzért 2002-ben követi egy több tagból álló nagyobb blokk elhelyezése: befejezésekor a rendszer legalább tizenhárom füzért tartalmaz majd, a rájuk aggatott fotodetektorok pedig egy szabályos térrácsot fognak alkotni, így a jelek beérkezési helyéből és irányából pontosan következtethetnek a neutrínóforrás helyzetére.
Már az első füzérrel megindulnak a kalibrációs mérések, amelyekben egy futball-labda méretű, kék fényt kibocsátó diódákkal (LED-ekkel) borított "fénygolyóval" világítják meg a vizet, hogy megállapítsák, az adott környezetben mekkora fényintenzitáshoz milyen erősségű jel társul. John Carr Marseille-ben dolgozó angol fizikus, az ANTARES-terv szóvivője szerint a több európai állam példás összefogásával épülő detektor most első ízben teremt kéznyújtásnyi közelségben versenyképes lehetőséget európai kutatóknak a neutrínó-csillagászatba való bekapcsolódásra.

(ÉT)

Ajánló:

A nagyenergiájú fizikai kutatások információs központja. Interaktív kalandozás a részecskék világában. Részecskecsaládok és tulajdonságaik. Kozmológiai jelentőségű részecskefizikai felfedezés a Super K-ban.