Indie, neutrina i największy magnes świata

To niejaka przewrotność ze strony natury, że badanie najmniejszych i najprostszych fragmentów materii wymaga konstruowania gigantycznych, skomplikowanych urządzeń. Oto w indyjskim stanie Tamil Nadu powstanie laboratorium neutrinowe, w którym między innymi znajdzie się 50 000-tonowy magnes.

Idea stworzenia Indyjskiego Obserwatorium Neutrinowego (India-based Neutrino Observatory - INO) pojawiła się już w roku 1989, jednak z różnych przyczyn nie doszło jeszcze do jej realizacji. Jednym z problemów była sama lokalizacja inwestycji. Pierwotnie wykorzystane miały być wielokilometrowe tunele w górach Nilgiri, należące do nieczynnej elektrowni, jednakże spotkało się to z ostrą reakcją obrońców środowiska. W roku 2008, gdy w pobliżu ustanowiono ścisły rezerwat przyrody, stało się jasne, że miejsca na to największe w Indiach przedsięwzięcie z dziedziny fizyki cząstek trzeba szukać gdzie indziej.

Ostatecznie, kilka dni temu INO dostało zielone światło od indyjskiego Ministerstwa Środowiska i Lasów na budowę pod wzgórzami Bodi West Hills w dystrykcie Theni. Opiewający na ćwierć miliarda USD projekt wymagać będzie między innymi wwiercenia się na ok. 2 km wgłąb wzgórza. Obserwatoria neutrin buduje się pod ziemią, na dnie mórz bądź pod antarktycznym lodem, aby zapewnić im osłonę przed cząstkami kosmicznymi, które "oślepiałyby" detektory.

Skoro mowa o detektorach neutrin, ten indyjski będzie pod wieloma względami wyjątkowy. Jego zasadniczą część stanowić będzie tzw. kalorymetr, w uproszczeniu służący do pomiaru całkowitej energii każdej wlatującej doń cząstki. Będzie się on składał z wielu warstw namagnesowanego żelaza, osiągających łączną masę 50 000 ton. Czynić go to będzie najcięższym magnesem świata, zostawiającym daleko w tyle swojego czterokrotnie lżejszego kuzyna z eksperymentu CMS przy Wielkim Zderzaczu Hadronów.

Neutrina od swojego odkrycia w latach 50. wciąż pozostają bardzo tajemniczymi cząstkami. Bardzo słabo oddziałują z materią, co czyni je szczególnie trudnymi w detekcji. Jednocześnie, fizycy są przekonani, że poznanie ich natury znacząco przybliży nas do zrozumienia takich zjawisk jak ciemna materia, asymetria między materią i antymaterią czy mechanizmy Wielkiego Wybuchu. INO ma pomóc w dokładnym określeniu masy każdego w trzech znanych rodzajów (tzw. "zapachów") neutrin, a także szczegółów procesu tzw. oscylacji neutrin, w którym cząstki te spontanicznie zmieniają swój zapach.

Fizycy skupieni wokół INO roztaczają również wcale realną wizję współpracy z innymi centrami fizyki cząstek: europejskim CERN-em i amerykańskim Fermilabem, w ramach której neutrina produkowane tam w wysokoenergetycznych zderzeniach byłyby przesyłane przez wnętrze Ziemi (dla tych ultra-przenikliwych cząstek nie stanowi to żadnego problemu) i badane w Indiach. Podobne eksperymenty wykonuje się już w Europie i w Japonii - jednak nigdy jeszcze nie przesyłano wiązki neutrin przez całą planetę.

Źródło: New Scientist