Etelänavalla etsitään neutriinoja

Antarktikseen rakennettu IceCube-ilmaisinjärjestelmä havainnoi haamuhiukkasia epäsuorasti.

Värit osoittavat, paljonko tunnistimet ovat vastaanottaneet neutriinot paljastavaa Tšerenkovin säteilyä.
National Science Foundation
Värit osoittavat, paljonko tunnistimet ovat vastaanottaneet neutriinot paljastavaa Tšerenkovin säteilyä.

Neutriinot ovat pieniä, lähes massattomia hiukkasia, joita syntyy muun muassa sellaisissa rajuissa tapahtumissa kuin supernovaräjähdyksissä. Neutriinoja kutsutaan joskus myös haamuhiukkasiksi, sillä ne pystyvät läpäisemään maapallon huomaamattomasti. Tämä ominaisuus vaikeuttaa tietenkin niiden havaitsemista.

Haamuhiukkasten jäljittämisen uskotaan vihdoinkin helpottuvan, sillä Antarktiksessa lähellä etelänapaa sijaitsevan Amund­senin–Scottin tukikohdan liepeillä ollaan ottamassa käyttöön IceCube-ilmaisin.

Kussakin 86 vaijerista on 60 Tšerenkovin säteilyä tunnistavaa laitetta.

Koska neutriinot eivät juuri reagoi tavallisen aineen kanssa, niistä ei normaalioloissa voida tehdä suoria ha­vain­toja. Sen sijaan kun ne kulkevat Etelämantereen paksun jääpeitteen läpi, melko suurella todennäköisyydellä ainakin osa niistä törmää happiatomeihin. Tällöin syntyy helpommin havaittavia myoneik­si kutsuttuja alkeishiukkasia, jotka jatkavat matkaansa lähes samaan suuntaan kuin alkuperäiset neutriinot.

Koska myoneilla on edellytykset liikkua jäässä valoakin nopeammin, ne jättävät jälkeensä sinihehkuisena loisteena ilmenevää Tšerenkovin säteilyä. Sitä taas etsitään mannerjäähän upotettuihin vaijereihin kiinnitetyillä yli 5 000 tunnistimella.

Porausreikä

Havainnointipaikka on valittu huolellisesti. Sen alueella jää on hyvin puhdasta ja läpikuultavaa. Noin 200 miljoonaa euroa maksavaa järjestelmää on testattu ja säädetty vuodenvaihteesta lähtien, ja sen on tarkoitus päästä tositoimiin näinä aikoina.

Perusteellinen testaaminen on välttämätöntä, sillä myoneja syntyy paljon enemmän kosmisen säteilyn kuin neutriinojen vaikutuksesta. Muut kuin neutriinoperäiset myonit, jotka sisältyvät niin sanottuun tausta­kohinaan, voidaan tunnistaa siitä, että ne eivät liiku ylöspäin. Kun taustakohina poistetaan, jäljelle uskotaan jäävän suunnilleen 75 neutriinolähtöistä myonia vuorokaudessa. Aika näyttää, millaisia tutkimustuloksia näin pienestä määrästä saadaan.

Säteilyntunnistimet

Mannerjäätikköön on tehty niin sanotulla kuumavesiporalla 70 metrin välein 86 reikää. Jokaiseen niistä on upotettu vaijeri, johon on kiinnitetty Tšerenkovin säteilyä rekisteröiviä laitteita. Näillä säteilyn­tunnistimilla etsitään myoneja, jotka ovat syntyneet neutriinojen törmätessä jään happiatomeihin. Näin päästään haamuhiukkasina tunnettujen neutriinojen jäljille.

  • IceCube-laboratorio (A)
    Suojakerros (B)
    Peruskallio (C)

  • Uusi ase viruksia vastaan

    Uusi lehti: Lue muun muassa uudesta viruslääkkeestä ja kreikkalaisten demokratiasta, joka perustui orjuuteen.

    Ilmainen näytelehti

    Lataa itsellesi ilmaiseksi Tieteen Kuvalehti. Digitaalisen näytelehden lataus onnistuu, kun olet rekisteröitynyt tieku.fi-sivuston käyttäjäksi.

    Tilaa uutiskirje

    Tilaa Tieteen Kuvalehden uutiskirje

    Gallup

    ONGELMA: Mitä haluat kertoa?

    Geenitesti paljastaa, millä todennäköisyydellä sairastut vakavaan tautiin.

    National Geographic

    Uusia taustakuvia!

    Tästä voi ladata itsellesi loistavia otoksia tietokoneen taustakuvaksi.

    Etsitkö sopivaa syntymäpäivälahjaa?

    Anna lahjaksi Tieteen Kuvalehti. Kuuden numeron lahjatilaus maksaa 39 euroa.

    Seuraa Avaruusblogia

    Lue Tieteen Kuvalehteen kirjoittavien Helle ja Henrik Stubin mietteitä maailmankaikkeudesta.