Σε ένα συνέδριο πέρυσι, ο φυσικός João A. B. Coelho από το Γαλλικό Εργαστήριο Αστροσωματιδίων και Κοσμολογίας παρουσίασε ένα έργο που φαίνεται να έχει το ίδιο”DNA” με το Twister’s Dorothy: ένα μεγάλο σύνολο σφαιρικών τεχνητών «ματιών», τα οποία μπορεί να μας βοηθήσουν να ανιχνεύσουμε εξαιρετικά ελαφριά νετρίνα από τα βάθη του ωκεανού. Αυτές οι «σφαίρες-μάτια» είναι τοποθετημένες μέσα σε μια μεγαλύτερη σφαίρα, και αυτές με τη σειρά τους μέσα σε ακόμη μια μεγαλύτερη σφαίρα.
Θα μπορούσε μια τεράστια εγκατάσταση στον πυθμένα της θάλασσας ανοιχτά της Σικελίας να μας βοηθήσει να εντοπίσουμε περισσότερα μυστηριώδη νετρίνα του σύμπαντος; Η κατασκευή υποδομών ή εγκαταστάσεων στα βάθη της θάλασσας, είναι μεγάλη πρόκληση.
Στην Μεσόγειο Θάλασσα, σε βάθος περίπου 3.500 μέτρων, το τμήμα του ARCA του ερευνητικού εξοπλισμού KM3NeT, υφίσταται πίεση περίπου 348 ατμοσφαιρών. Σε σύγκριση με την ατμόσφαιρα της πίεσης που βιώνουμε στην επιφάνεια της θάλασσας, αντιλαμβανόμαστε την ένταση των συνθηκών που επικρατούν σε τέτοιο βάθος. Ωστόσο, σε βαθιά νερά οι αισθητήρες έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να παρατηρήσουν νετρίνα, καθώς προστατεύονται από μέρος του ηλεκτρομαγνητικού θορύβου της επιφάνειας.
Οι δυνατότητες των νετρίνων σε μεγάλα βάθη
Αυτά τα συστήματα αισθητήρων -που συνδέονται σε κατακόρυφες δοκούς μήκους 700 μέτρων– ανιχνεύουν και διαχωρίζουν τρία διακριτά στρώματα σωματιδιακού θορύβου. Το πρώτο στρώμα είναι ο φυσικός «οπτικός θόρυβος» του περιβάλλοντος, ο οποίος, όπως εξήγησε ο Coelho, προέρχεται κυρίως από τη διάσπαση του ραδιενεργού ισοτόπου καλίου-40. Αυτός ο θόρυβος είναι τόσο σταθερός που μπορεί στην πραγματικότητα να βοηθήσει για να ρυθμιστούν με ακρίβεια τα όργανα και ενδέχεται επίσης να αποκαλύψει νετρίνα που εκτοξεύονται από σουπερνόβα (τα οποία εμφανίζουν διαφορετικό σήμα σε σχέση με άλλα νετρίνα που ανιχνεύονται από αυτή τη συσκευή).
Το δεύτερο στρώμα του θορύβου προέρχεται από κοσμικές ακτίνες από το διάστημα. Χτυπούν συνεχώς την ατμόσφαιρα της Γης, και δημιουργούν «εντυπωσιακά πυροτεχνήματα» σωματιδίων όταν συγκρούονται με τους πυρήνες των ατόμων που βρίσκονται εκεί.
Τα σωματίδια που προκύπτουν, σύμφωνα με τον Coelho, είναι μιόνια που σωματίδια γρήγορα, δημιουργώντας οπτικό θόρυβο που μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ρύθμιση των οργάνων, καθώς και για την επίλυση ορισμένων εκκρεμών προβλημάτων σχετικά με την ύπαρξη των μιόνιων.
Τελικά, το τρίτο στρώμα αφορά τα νετρίνα που προέρχονται από την ατμόσφαιρα της Γης. Ορισμένες από τις κοσμικές ακτίνες που πέφτουν στην ατμόσφαιρα, δημιουργούν μιόνια που, με τη σειρά τους, διασπώνται σε νετρίνα μιονίων. Με έναν περίεργο τρόπο, μοιάζει με ένα αβοκάντο που έρχεται από το διάστημα. Όταν το «αβοκάντο» (κοσμική ακτίνα) χτυπάει έναν πυρήνα, χάνει «φλούδα» του, αφήνοντας μια λιγότερο σταθερή «σάρκα» (μιόνιο) από κάτω. Στη συνέχεια, η σάρκα αυτή διασπάται από τη φυσική, αφήνοντας μόνο τον «σπόρο» (μυονικό νετρίνο). Αυτό που μας ενδιαφέρει είναι το νετρίνο.
Τα νετρίνα είναι τόσο μικροσκοπικά που μπορούν να διαπεράσουν σχεδόν τα πάντα, ακόμη και το νερό και την ίδια τη Γη. Όπως εξήγησε ο Coelho, «η Γη είναι μια εξαιρετική ασπίδα για τις κοσμικές ακτίνες, αλλά τα νετρίνα την αψηφούν». Έτσι, οι δοκοί με τους αισθητήρες του βαθύβιου συστήματος ARCA μπορούν να ανιχνεύσουν αυτά τα ελάχιστα σωματίδια, καθώς και πληροφορίες που δείχνουν το «άρωμα» των νετρίνων.
Στο συνέδριο, ο Coelho ήταν επιφυλακτικός σχετικά με μια επερχόμενη είδηση από το ARCA και το KM3NeT. Το Nature αναφέρει ότι το ARCA έχει ήδη ανιχνεύσει πιθανότατα το πιο ενεργειακό νετρίνο μέχρι σήμερα, και σε αντίθεση με τα «χαλαρά» νετρίνα που δημιουργούνται στην ατμόσφαιρά μας, αυτό πιθανότατα προέρχεται από κάποιο «καταστροφικό» γεγονός στο μακρινό σύμπαν.
Και αυτό είναι το μυστικό όπλο του ARCA: Ένα τέταρτο στρώμα που αγνοεί όλους τους προηγούμενους θορύβους προκειμένου να ενισχύσει τα ενεργειακά νετρίνα από πιο μακριά. Σε αυτό το επίπεδο ενέργειας, εξηγεί ο Coelho, σχεδόν πάντα επικρατεί απόλυτο σκοτάδι.
Όταν πολλοί από τους αισθητήρες του ARCA αντέδρασαν σε ένα απρόσμενο και πολύ φωτεινό γεγονός, οι επιστήμονες το παρατήρησαν αμέσως. Το σήμα αυτού του ενεργειακού νετρίνου φαίνεται να έδωσε στο ARCA ένα «πεδίο δοκιμών» για να συνεχίσει την αναζήτηση νετρίνων από το διάστημα, καθώς και των εκρηκτικών πηγών τους.