Standart Model’in en gizemli parçacıkları arasında sayılan nötrinolar, son derece zayıf etkileşimleri nedeniyle doğrudan gözlemlenmeleri zor parçacıklar. Çin’in Jiangmen Yeraltı Nötrino Gözlemevi (JUNO), bu gizemi çözmek için resmen veri toplamaya başladı. Dedektör, Yangjiang ve Taishan nükleer santralleri arasında yer alıyor; bu iki fisyon tesisi, Güneş kaynaklı akışa ek olarak yoğun miktarda yapay nötrino üretip bölgeyi adeta parçacık yağmuruna çeviriyor.
YER ALTI KALKANI
Tesis, kozmik ışın kaynaklı arka plan gürültüsünü azaltmak amacıyla yaklaşık 700 metre yer altında. Dünya kabuğunun doğal kalkan etkisi, özellikle müon gibi istenmeyen parçacıkların dedektöre ulaşmasını büyük ölçüde engelliyor. Buna rağmen, yüzeye kadar sızan başıboş parçacıkları ayıklamak için ‘Üst İzleyici’ (Top Tracker) adı verilen ek bir sistem, 44 metre çapındaki ultra saf su havuzunu çepeçevre sarıyor. Bu sistem, isabet eden kozmik parçacıkları durduramasa da, veri içindeki hatalı izleri işaretleyerek analizin temizlenmesini sağlıyor.
DEV GÖZLEME KÜRESİ
JUNO’nun kalbinde, tek tek fotonlara duyarlı 43.212 yüksek hassasiyetli fotodedektörün sardığı dev bir küre bulunuyor. Kürenin içi, enerji birikimleriyle ışıldayan sıvı sintilatör ile dolu. Nötrinolar, reaktörlerden gelen antinötrinolar dâhil, nadiren de olsa bu ortamda etkileşerek ışık saçıyor. Farklı fotodedektörlerden toplanan sinyaller birleştirildiğinde, olayın zamanı, konumu ve enerjisi hassas biçimde yeniden kuruluyor; bu sayede nötrinoların fiziksel özellikleri çıkarımlanabiliyor.
KÜTLE HİYERARŞİSİ HEDEFİ
Nötrinolar üç ‘tat’a (elektron, müon ve tau) sahip ve türler arasında salınım yapabiliyor. JUNO’nun ana hedefi, bu tatların mutlak kütlelerini ölçmek olmasa da, kütle hiyerarşisini (hangisinin en ağır, hangisinin en hafif) belirlemek. Dedektör, önümüzdeki on yıl boyunca günlük 40–60 nötrino olayı toplayarak salınım frekanslarını ve karışım parametrelerini daha dar belirsizliklerle çıkarmayı planlıyor. Bu ölçümler, nötrino fiziğinde eksik parçaların tamamlanmasına doğrudan katkı sağlayacak.
SALINIM HARİTASI GENİŞLİYOR
JUNO’nun yüksek ışık toplama verimi ve zaman çözünürlüğü, reaktör antinötrinolarının enerji spektrumunda beklenen ince dalgalanmaları çözmeyi mümkün kılıyor. Bu dalgalanmalar, farklı kütle farklarına bağlı salınım modlarını açığa çıkarıyor. Böylece hangi kütle düzeninin (normal mi, ters mi) doğayı tanımladığına dair güçlü istatistikler elde edilmesi bekleniyor.
KOZMOLOJİYE AÇILAN KAPI
Kozmolojiden astrofiziğe, hatta jeolojiye uzanan pek çok alanda nötrinolar kilit gösterge. Erken evrende genişleme dinamiklerinden süpernovaların iç işleyişine, Dünya’nın derinliklerinden yayılan jeonötrinolar aracılığıyla ısıl evrimine kadar geniş bir spektrumda ipuçları sunuyorlar. JUNO’dan çıkacak hassas sonuçlar, hem kozmik tarih hem de Dünya içi süreçler için daha net modeller kurulmasına katkı verecek.
ULUSLARARASI KATILIM
Gözlemevi, Çin Bilimler Akademisi Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü (IHEP) liderliğinde, 74 enstitü ve 700 araştırmacının katılımıyla yürütülen uluslararası bir girişim. En az on yıl sürecek çalışma programında, düzenli kalibrasyonlar ve sistematik iyileştirmelerle veri kalitesi adım adım yükseltilecek. Hedef; nötrino fiziğinin temel açık sorularına deneysel yanıtlar üretmek ve farklı bilim dallarında yeni keşiflerin önünü açmak.
