Der Bau eines der größten Unterwasser-Neutrinodetektoren wurde kürzlich abgeschlossen. Seit Mitte des Sommers wurde das letzte Paar von 12 Elementen dieses äußerst interessanten Instruments getestet, das das schwer fassbare Element einfangen wird – die kleinsten Partikel, die aus den Tiefen des Weltraums ankommen, während es sich selbst in den Tiefen des Mittelmeers befindet.
Eines der optischen Module von Antares
Der Antares-Detektor war das Ergebnis der Zusammenarbeit von anderthalbhundert Wissenschaftlern aus Frankreich, anderen europäischen Ländern und Russland. Seine Aufgabe ist es, Neutrinos, sehr leichte Elementarteilchen, einzufangen, deren Schwierigkeit in der Tatsache liegt, dass sie äußerst „unwillig“sind, mit gewöhnlicher Materie zu interagieren. Um beispielsweise ein frei fliegendes niederenergetisches Neutrino zu stoppen, benötigen Sie einen Schirm, der eine etwa 100 Lichtjahre dicke Wasserschicht enthält. Ungefähr 1014 solcher von der Sonne ausgesandten Teilchen durchströmen unseren Körper jede Sekunde, ohne uns zu beeinflussen. Auch Magnetfelder haben keinen Einfluss auf sie, sodass Neutrinos auf fast perfekt geraden Bahnen weit durch das Universum reisen.
In dieser Hinsicht können Neutrinos als eine Quelle einzigartiger Informationen darüber angesehen werden, was im Weltraum passiert. Sie können zu unglaublich wertvollen „Boten“werden, die viel Neues erzählen können – wenn man sie nur irgendwie aufh alten kann. Zu diesem Zweck haben Wissenschaftler den Antares-Detektor entwickelt, weshalb er eine ziemlich beeindruckende Größe hat und den effektivsten Bildschirm für Neutrinos bildet, die aus dem Weltraum kommen.
Die Arbeit an diesem einzigartigen Projekt begann 1996, und genau 10 Jahre später wurde die erste Detektorlinie installiert. Bereits dieses Element hat eine Höhe von 400 m und liegt in einer Tiefe von 2,5 km im Meer nahe der Küste des französischen Toulon. Insgesamt umfasst Antares 12 solcher Linien, die eine Fläche abdecken, die etwa viermal so groß ist wie ein Fußballfeld. Sie umfassen 900 optische Module - das "Auge" des Teleskops.
Es ist das Meerwasser, das die hochempfindlichen "Augen" des Instruments perfekt vor dem Rauscheffekt der kosmischen Strahlung schützt. In dieser Tiefe herrscht völlige Dunkelheit, die nur gelegentlich durch das schwache Leuchten lokaler lebender Organismen unterbrochen wird, von denen einige zur Biolumineszenz fähig sind. Dadurch wird unser gesamter Planet für Antares zu einer Art Neutrino-Falle: Der „Körper“unseres Planeten stoppt fast alle Partikel, die aus dem Weltraum kommen, aber fast die gesamte Anzahl der auf ihn fallenden Neutrinos fliegt durch die gesamte Dicke.
Allerdings interagieren gelegentlich getrennte "glückliche" Neutrinos immer noch mit den Atomen der Materie und kollidieren versehentlich mit dem Atomkern. Dies passiert sehr selten, aber wenn es passiert, entsteht infolge dieses Unfalls ein Myon - ein instabiles geladenes Elementarteilchen, das in seinen Eigenschaften einem Elektron ähnelt und in die gleiche Richtung fliegt wie das Neutrino, das bei der Kollision gestorben ist. Dieselben Myonen, die den Globus durchquert haben, fallen in die Wassersäule und hinterlassen hier die kleinsten leuchtenden "Schwänze" - und sie werden die hochempfindlichen Antares-Detektoren bemerken können. Es stellt sich also heraus, dass unser gesamter Planet an der Arbeit dieses Instruments teilnimmt, und die Beobachtung bezieht sich auf Neutrinos, die von der südlichen Himmelshalbkugel eintreffen – und dort ist das Zentrum unserer Galaxie am besten zu sehen, ein sehr interessanter Ort.
Antares wird zu einem unverzichtbaren Assistenten in der "Hochenergieastronomie", die kosmische Katastrophen untersucht, Quellen sehr hochenergetischer Teilchen. Dazu gehören Supernova-Explosionen, Gammastrahlenausbrüche und aktive Zentren von Galaxien, in denen supermassive Schwarze Löcher Amok laufen. In den Tiefen solcher "katastrophaler" Objekte gewinnen schwere Teilchen genügend Energie und strahlen ihren Überschuss in Form von hochenergetischen Photonen ab, die hochenergetische Neutrinos erzeugen. Wenn Sie sich also entlang dieser Kette in die entgegengesetzte Richtung bewegen, werden Physiker in der Lage sein, durch das Studium von Myonen die Eigenschaften von Neutrinos zu verstehen - und mit ihnen neue Dinge über ferne kosmische Katastrophen zu lernen.
Eine andere Form von Neutrinos – niederenergetische Neutrinos – kann ebenfalls vom Antares-Detektor eingefangen werden und wird es uns ermöglichen, die Cluster aus dunkler Materie zu untersuchen, aus denen sie entstehen, von denen angenommen wird, dass sie im Zentrum beider existieren die Milchstraße und unsere Sonne. (Es sollte gesagt werden, dass ein anderer vorhandener Detektor, der nicht unter Wasser, sondern unter den Bergen versteckt ist, mit solchen Neutrinos arbeiten kann - lesen Sie darüber in der Notiz "Detektor Nummer eins".) Tatsache ist, dass nach Ansicht einer Reihe von Wissenschaftlern diese höchst mysteriöse dunkle Materie, die einer direkten Beobachtung völlig unzugänglich ist und sich nur in gravitativen Wechselwirkungen manifestiert, aus sehr schweren Elementarteilchen besteht - WIMPs. Es gibt eine Hypothese, dass sich WIMPs in den Zentren sehr schwerer Objekte ansammeln sollten, einschließlich der Sonne und unserer Galaxie. Wenn sie sich jedoch hier versammeln, vernichten sie sich hin und wieder und erzeugen mächtige Ausbrüche von Energie und Teilchen, einschließlich niederenergetischer Neutrinos.
Für andere moderne hochempfindliche Detektoren lesen Sie: "Die dunkle Seite des Universums".
