Alumisel fotol on näha meie Päikest. Miks see pealtnäha väga kehva kvaliteediga jäädvustus on eriline, nõuab aga veidi seletust.
Foto jäädvustanud "kaameraks" on Jaapanis Hida linna lähistel kõrguva Ikeno mäe all asuv Super-Kamiokande observatoorium. Tegemist on sisuliselt kilomeetri sügavusel maa all asuva 41x39 meetrise silindriga, mis on täidetud enam kui 50 tuhande tonni ultrapuhta veega. Silindri sisekülgedel, vaatega vee suunas, paikneb üle 12 tuhande fotokordisti*, mille ülesandeks on veest tuvastada seal aeg-ajal tekkivat niinimetatud Tšerenkovi kiirgust. Selline kiirgus tekib kui laetud osakesed (näiteks elektronid või prootonid) liiguvad vees kiiremini kui seda selles keskkonnas suudab valgus. Tasub üle korrata, et valguse kiirus vaakumis jääb siiski teadaolevalt kõige kiiremaks kiiruseks, mida ei suuda ületada miski. Seega mõnes mõttes võib Tšerenkovi kiirgust võrrelda helikiiruse ületamisel õhus tekkiva lööklainega.
Kui Tšerenkovi kiirgus on täiesti tavaline nähtus näiteks tuumareaktorite jahutusvees (kummituslik sinakas valgus, mida võib olla on lugejad näinud filmidest) on selle algseks tekitajaks Super-Kamiokande vees osakesed, mis kannavad nime neutriinod. Tegemist on tõenäoliselt kõige arvukamat tüüpi osakestega universumis, mis tekivad nii aatomite lagunemisel (näiteks poolestumisel) kui ka nende ühinemisel (näiteks tähtede sisemuses). Kuna neutriinode mass on nii pisikene, et neid peeti pikka aega massituks ning need liiguvad kiirusel, mis moodustab vähemalt 99.99999999995% valguse kiirusest, ei mõjuta need peaaegu üldse tavamateeriat. Need lähevad sellest lihtsalt segamatult läbi. Näiteks inimkeha läbib igas sekundis umbes 100 triljonit (sada miljon miljonit) neutriinot.
Väga harvadel juhustel, kui neutriino tabab näiteks Super-Kamiokandes (või selle sarnastest neutriinodetektorites) asuva vee osakesi õige täpsusega, tekivad elektronid või müüonid, mis vees väga kiirelt liikudes tekitavad omakorda Tšerenkovi kiirgust. Sealsed detektorid suudavad lisaks kiirgusele tuvastada neutriino tüüpi (neid on kokku kolm) ja kiirguse tekitanud neutriino suunda. Põhjus miks neutriinodetektorid peavad olema maetud sügavale maa alla on, et müüone tekitavad ka niinimetatud kosmilised kiired (suurel kiirusel liikuvad laetud osakesed, mis põrkuvad Maa atmosfääri osakestega). Kilomeeter kivimit püüab need kinni, aga mitte neutriinosid, mis liiguvad peaaegu valguse kiirusel kasvõi läbi terve planeedi.
Nagu eelnevat kirjutatud, siis neutriinosid tekib massiliselt muuhulgas tuumade ühinemisel. Meie jaoks üks kõige lähem ja külluslikum paik, kus sellised protsessid toimuvad, on meie kodutähe tuum. On arvutatud, et sekundis peaks Päikese tuumas tekkima ja igas suunas minema kiirguma umbes 10^38 neutriinot. Kusjuures praktiliselt valguse kiirusel liikuvad neutriinod jõuavad meieni vaid kusagil 8 minutiga, kuid tuumaprotsessides tekkivatel footonitel kulub Päikese südamest selle pinnani jõudmiseks hinnanguliselt 100 tuhat aastat. Allolev foto ongi siis jäädvustatud mitte footonite (valguse osakeste) abil, vaid tuvastades Päikese suunast tulevaid neutriinosid. Mõnes mõttes on tegu võimalikult värske fotoga Päikese tuumast, mis on tehtud vähemalt mingil määral öösel, kui Päike asus detektori jaoks teisel pool planeeti.
Lisaks Päikesele uurivad neutriinodetektorid kõikjalt universumist pärinevaid neutriinosid. Eriti palju neutriinosid tekib tähtede supernoovale eelnevates tuumareaktsioonides. Nii suudeti näiteks 1987. aastal lühikese aja jooksul tuvastada mitukümmend neutriinot, mis pärinesid Linnutee naabergalaktika Suure Magalhãesi Pilve suunast. Mitu tundi hiljem süttis seal supernoova SN 1987A, mis on senini hilisem meile lähim supernoova. Seega täidavad neutriinodetektorid muuhulgas supernoova hoiatussüsteemi ülesannet. Kui neutriinosid hakkab ühtäkki mingist suunast massiliselt tulema, siis tasub sinna suunda pöörata ka teised instrumendid.
*fotokordisti on seade, mis teisendab footoneid elektrivooluks. Peenemad fotokorrutid suudavad tuvastada üksikuid footoneid.
Kommentaare ei ole:
Postita kommentaar