Zem Ikeno kalna, Japānā, vecā raktuvē, kas atrodas tūkstoš metru (3300 pēdas) zem virsmas, atrodas Super-Kamiokande observatorija (SKO). Kopš 1996. gada, kad tas sāka veikt novērojumus, pētnieki ir izmantojuši šī objekta Čerenkova detektoru, lai meklētu protonu sabrukšanas pazīmes un neitrīnus mūsu galaktikā. Tas nav viegls uzdevums, jo neitrīnus ir ļoti grūti atklāt.
Bet, pateicoties jaunai datorsistēmai, kas reāllaikā varēs novērot neitrīnus, SKO pētnieki tuvākajā laikā varēs ciešāk izpētīt šīs noslēpumu daļiņas. To darot, viņi cer saprast, kā zvaigznes veidojas un galu galā sabrūk melnajos caurumos, un nokļūst virsotnē jautājumā par to, kā matērija tika izveidota agrīnajā Visumā.
Neitrīni, vienkārši sakot, ir viena no pamatdaļiņām, kas veido Visumu. Salīdzinot ar citām pamatdaļiņām, tām ir ļoti maza masa, bez maksas un tās mijiedarbojas tikai ar cita veida daļiņām, izmantojot vāju kodolspēku un gravitācijas spēku. Tie tiek veidoti vairākos veidos, jo īpaši radioaktīvās sabrukšanas, kodolreakciju rezultātā, kas darbina zvaigzni, un supernovās.
Saskaņā ar standarta Lielā sprādziena modeli neitrīni, kas palikuši no Visuma radīšanas, ir visbagātākās esošās daļiņas. Jebkurā brīdī tiek uzskatīts, ka triljoni šo daļiņu pārvietojas mums apkārt un caur mums. Bet to mijiedarbības veida dēļ (t.i., tikai vāji) tos ir ārkārtīgi grūti atklāt.
Šī iemesla dēļ neitrīno observatorijas tiek būvētas dziļi pazemē, lai izvairītos no kosmisko staru iejaukšanās. Viņi paļaujas arī uz Čerenkovas detektoriem, kas būtībā ir masīvas ūdens tvertnes, kuru sienām ir tūkstošiem sensoru. Šie mēģinājumi noteikt daļiņas tiek palēnināti līdz vietējam gaismas ātrumam (t.i., gaismas ātrumam ūdenī), ko skaidri parāda kvēlotība - tā dēvētā Čerenkova starojums.
SKO detektors šobrīd ir lielākais pasaulē. Tas sastāv no cilindriskas nerūsējošā tērauda tvertnes, kuras garums ir 41,4 m (136 pēdas) un diametrs 39,3 m (129 pēdas), un tajā ir vairāk nekā 45 000 metrisko tonnu (50 000 ASV tonnu) īpaši tīra ūdens. Interjerā ir uzstādītas 11146 fotokomplikatora lampas, kas ar ārkārtēju jutīgumu uztver gaismu elektromagnētiskā spektra ultravioletā, redzamā un gandrīz infrasarkanā diapazonā.
Gadiem ilgi SKO pētnieki ir izmantojuši iespēju izpētīt saules neitrīnus, atmosfēras neitrīnus un cilvēka radītus neitrīnus. Tomēr tos, kurus rada supernovas, ir ļoti grūti atklāt, jo tie parādās pēkšņi un ir grūti atšķirami no citiem. Tomēr ar tikko pievienoto datorsistēmu Super Komiokande pētnieki cer, ka tā mainīsies.
Kā nesenajā paziņojumā Zinātnisko ziņu dienestam (SINC) paskaidroja Madrides autonomās universitātes (Spānija) fiziķis un sadarbības dalībnieks Luiss Labarga:
“Supernovas sprādzieni ir viena no enerģētiskākajām parādībām Visumā, un lielākā daļa šīs enerģijas izdalās neitrīnu veidā. Tāpēc šajos gadījumos, izņemot tos, kas nāk no Saules vai citiem avotiem, izstaroto neitrīnu noteikšana un analīze ir ļoti svarīga, lai izprastu neitronu zvaigžņu - zvaigžņu palieku veida - un melno caurumu veidošanās mehānismus ”.
Pamatā jaunā datorsistēma ir paredzēta, lai reāllaikā analizētu observatorijas dziļumos reģistrētos notikumus. Ja tas atklāj neparasti lielas neitrīno plūsmas, tas ātri brīdina ekspertus, kas veic vadības ierīces. Pēc tam viņi dažu minūšu laikā varēs novērtēt signāla nozīmīgumu un redzēt, vai tas tiešām nāk no blakus esošās supernovas.
"Supernovas sprādzienu laikā ārkārtīgi nelielā laikā - dažās sekundēs - tiek ģenerēts milzīgs skaits neitrīnu, un tāpēc mums jābūt gataviem," piebilda Labarga. "Tas ļauj mums izpētīt šo aizraujošo daļiņu pamatīpašības, piemēram, to mijiedarbību, hierarhiju un masas absolūto vērtību, pussabrukšanas laiku un, protams, citas īpašības, kuras mēs joprojām pat nevaram iedomāties."
Tikpat svarīgi ir fakts, ka šī sistēma SKO sniegs iespēju agri brīdināt pētniecības centrus visā pasaulē. Uz zemes esošās observatorijas, kurās astronomi ļoti vēlas novērot kosmisko neitrīno radīšanu ar supernovas palīdzību, pēc tam varēs visus savus optiskos instrumentus iepriekš norādīt uz avotu (jo elektromagnētiskā signāla sasniegšana prasīs ilgāku laiku).
Izmantojot šos kopīgos centienus, astrofiziķi var labāk izprast dažus no visnevēlamākajiem neitrīniem. Izpratne par to, kā šīs pamatdaļiņas mijiedarbojas ar citiem, varētu mūs vienu soli tuvināt Lielajai vienotajai teorijai - vienam no Super-Kamiokande observatorijas galvenajiem mērķiem.
Līdz šim pasaulē ir tikai daži neitrīno detektori. To skaitā ir Irvina-Mičiganas-Brukhāvenas (IMB) detektors Ohaio, Subdury Neutrino observatorija (SNOLAB) Ontario, Kanādā un Super Kamiokande observatorija Japānā.
