일본 이케 노 산 아래에서 천 미터 (3,300 피트) 아래에있는 오래된 광산에는 수퍼 카미 오 칸데 천문대 (SKO)가 있습니다. 1996 년부터 관측을 시작한 이래 연구원들은이 시설의 체렌 코프 검출기를 사용하여 우리 은하에서 양성자 붕괴와 중성미자의 징후를 찾아 왔습니다. 중성미자는 탐지하기가 매우 어렵 기 때문에 쉬운 일이 아닙니다.
그러나 실시간으로 중성미자를 모니터링 할 수있는 새로운 컴퓨터 시스템 덕분에 SKO의 연구원들은 가까운 미래에 이러한 미스터리 입자를 더 자세히 연구 할 수있을 것입니다. 그렇게함으로써 그들은 별들이 어떻게 형성되어 결국에는 블랙홀로 붕괴되는지 이해하고, 초기 우주에서 물질이 어떻게 만들어 졌는지 최고점을 몰래 빠져 나갈 수 있기를 바랍니다.
간단히 말해서 뉴트리노는 우주를 구성하는 기본 입자 중 하나입니다. 다른 기본 입자에 비해 질량이 거의없고 전하가 없으며 약한 핵력과 중력을 통해 다른 유형의 입자와 만 상호 작용합니다. 그것들은 여러 가지 방식으로, 특히 방사성 붕괴, 별을 움직이는 핵 반응 및 초신성을 통해 만들어집니다.
표준 빅뱅 모델에 따르면, 우주 창조에서 남은 중성미자는 존재하는 가장 풍부한 입자입니다. 주어진 순간에,이 입자의 수조는 우리 주위를 통해 그리고 우리를 통해 움직이는 것으로 여겨집니다. 그러나 그들이 물질과 상호 작용하는 방식 (즉, 약하게 만) 때문에 탐지하기가 매우 어렵습니다.
이러한 이유로 중성미자 관측소는 우주 광선의 간섭을 피하기 위해 지하 깊은 곳에 건설됩니다. 또한 Cherenkov 감지기에 의존합니다. Cherenkov 감지기는 벽에 라이닝 된 수천 개의 센서가있는 대규모 수조입니다. 이들은 Cherenkov 방사선으로 알려진 글로우 (Glow)의 존재에 의해 명백한 국부 광속 (즉, 수중 광속)으로 느려질 때 입자를 탐지하려고 시도합니다.
SKO의 탐지기는 현재 세계 최대입니다. 높이가 41.4m (136ft)이고 지름이 39.3m (129ft) 인 원통형 스테인리스 스틸 탱크로 구성되어 있으며 45,000 톤 (50,000 US 톤) 이상의 초순수를 수용합니다. 내부에는 11,146 개의 광전자 증 배관이 장착되어 있으며 극 자외선으로 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시 광선 및 근적외선 범위의 빛을 감지합니다.
수년간 SKO의 연구원들은이 시설을 사용하여 태양 중성미자, 대기 중성미자 및 인공 중성미자를 조사했습니다. 그러나 초신성에 의해 만들어진 것들은 다른 종류와 갑자기 구별하기가 어렵 기 때문에 감지하기가 매우 어렵습니다. 그러나 새로 추가 된 컴퓨터 시스템을 통해 Super Komiokande 연구원들은 이것이 바뀔 것으로 기대하고 있습니다.
스페인 마드리드 자치 대학 물리학 자이자 공동 연구원 인 Luis Labarga는 과학 뉴스 서비스 (SINC)의 최근 성명서에서 다음과 같이 설명했다.
“초신성 폭발은 우주에서 가장 활력있는 현상 중 하나이며이 에너지의 대부분은 중성미자 형태로 방출됩니다. 그렇기 때문에 태양이나 다른 곳에서 방출 된 것 이외의 다른 경우에 방출 된 중성미자를 감지하고 분석하는 것이 중성자 별 (일종의 항성 잔해와 블랙홀)의 형성 메커니즘을 이해하는 데 매우 중요합니다.”
기본적으로 새로운 컴퓨터 시스템은 전망대 깊이에서 기록 된 이벤트를 실시간으로 분석하도록 설계되었습니다. 비정상적으로 큰 중성미자 흐름이 감지되면 전문가에게 신속하게 통제를 지시합니다. 그런 다음 몇 분 안에 신호의 중요성을 평가하고 실제로 근처 초신성에서 오는 신호인지 확인할 수 있습니다.
Labarga는“초신성 폭발 동안 매우 짧은 시간 (몇 초)에 엄청난 수의 중성미자가 발생하기 때문에 준비가 필요합니다. "이를 통해 상호 작용, 계층 구조 및 질량의 절대 값, 반감기 및 우리가 여전히 상상조차 할 수없는 다른 특성과 같은 매혹적인 입자의 기본 특성을 연구 할 수 있습니다."
이 시스템이 SKO에게 전 세계 연구소에 조기 경보를 발령 할 수있는 능력을 부여 할 것입니다. 천문학 자들이 초신성에 의한 우주 중성미자의 생성을보고 싶어하는 지상 관측소는 모든 광학 기기를 미리 소스로 향하게 할 수있다 (전자기 신호가 도달하는 데 시간이 더 걸리기 때문).
이 협력적인 노력을 통해 천체 물리학 자들은 가장 어려운 중성미자 중 일부를 더 잘 이해할 수있을 것입니다. 이러한 기본 입자들이 다른 입자들과 어떻게 상호 작용 하는지를 알면 수퍼카 미오 칸데 천문대의 주요 목표 중 하나 인 그랜드 통합 이론에 한 걸음 더 다가 갈 수 있습니다.
현재까지 세계에는 소수의 중성미자 감지기 만 있습니다. 여기에는 오하이오의 Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) 감지기, 캐나다 온타리오의 SNOLAB (Subdury Neutrino Observatory) 및 일본의 Super Kamiokande Observatory가 포함됩니다.
