Egy mélyen a föld alatt működő detektor feltárhatja az univerzum szupernóva-történetét

Amikor egy nagy tömegű csillagból kifogy az üzemanyag, a gravitáció hatására a magja összeomlik, ami egy erőteljes és fényes robbanást vált ki, amely széttöri a csillag külső rétegeit. Ezt a robbanásszerű halálesetet szupernóvának nevezik. A látható fényben látható energia azonban a felszabaduló energiának csak mintegy 1%-át teszi ki, míg a fennmaradó energia neutrínók formájában távozik.

A neutrínók, más néven szellem részecskék, olyan alapvető részecskék, amelyeknek nagyon kicsi a tömegük, nincs elektromos töltésük, és nagyon gyenge kölcsönhatásuk van más anyagokkal, ami nagyon megnehezíti a kimutatásukat. Észrevétlenül áthaladhatnak csillagokon, bolygókon, galaxisokon, sőt még az emberi testen is. A neutrínók hatalmas távolságokat képesek megtenni kölcsönhatás nélkül, ami azt jelenti, hogy közvetlen információt hordozhatnak a felrobbanó csillagok magjából. Ezért a neutrínók tanulmányozása értékes információkkal szolgálhat a magösszeomlásos szupernóvákról.

Figyelemre méltó dolog, hogy a detektorok megnövekedett érzékenységével számos múltbeli magösszeomlásos szupernóva együttes jele is megfigyelhető. Ezt a jelet diffúz szupernóva neutrínóháttérnek nevezik.

A Super-Kamiokande egy hatalmas, Japánban a föld alá temetett detektor. Ez a műszer képes kimutatni ezeket a részecskéket a vízmolekulák protonjaival vagy elektronjaival ütköző neutrínók által keltett villanásokon keresztül. Ezeket a villanásokat a detektorban lévő érzékelők érzékelik.

A detektorhoz gadolíniumot adtak, hogy javítsák a neutrínó kölcsönhatások során keletkező neutronok kimutatására való képességét. A tudósok úgy vélik, hogy ez a fejlesztés segíteni fogja a szupernóva-neutrínók megfigyelését az egész univerzumban. Egy másik fontos kérdés, hogy a robbanás után milyen típusú objektum marad hátra. A neutrínók vizsgálata segíthet a tudósoknak jobban megérteni ezeket a kimeneteleket. Egyetlen szupernóva megfigyelése helyett a csillagrobbanások kollektív történetét lehet tanulmányozni.