Jaapanis Ikeno mäe all asuvas vanas kaevanduses, mis asub pinna all tuhat meetrit (3300 jalga), asub Super-Kamiokande vaatluskeskus (SKO). Alates 1996. aastast, kui ta hakkas vaatlusi läbi viima, on teadlased kasutanud selle rajatise Cherenkovi detektorit meie galaktikas prootonite lagunemise ja neutrinode märkide otsimiseks. See ei ole lihtne ülesanne, kuna neutriinode tuvastamine on väga keeruline.
Kuid tänu uuele arvutisüsteemile, mis võimaldab neutriinosid reaalajas jälgida, saavad SKO teadlased lähiajal neid müsteeriumiosakesi lähemalt uurida. Seda tehes loodavad nad mõista, kuidas tähed moodustuvad ja lõpuks mustadesse aukudesse variseda, ning hiiglaslikul hetkel sellele, kuidas mateeria varajases universumis loodi.
Neutrinod, lihtsustatult öeldes, on üks põhilisi osakesi, mis moodustavad Universumi. Võrreldes teiste põhiosakestega, on neil väga väike mass, neil puudub laeng ja need toimivad koos muud tüüpi osakestega nõrga tuumajõu ja gravitatsiooni kaudu. Neid luuakse mitmel viisil, eeskätt radioaktiivse lagunemise, tähte käivitavate tuumareaktsioonide ja supernoovade kaudu.
Standardse Suure Paugu mudeli kohaselt on Universumi loomisest järelejäänud neutriinod kõige rikkalikumad olemasolevad osakesed. Arvatakse, et igal hetkel liiguvad triljonid neist osakestest meie ümber ja meie kaudu. Kuid kuna nad ainega suhtlevad (s.t ainult nõrgalt), on neid äärmiselt raske tuvastada.
Sel põhjusel on neutriino observatooriumid ehitatud sügavale maa alla, et vältida kosmiliste kiirte mõju. Nad tuginevad ka Cherenkovi detektoritele, mis on sisuliselt massiivsed veemahutid, mille seinu vooderdavad tuhanded sensorid. Need püüavad tuvastada osakesi, kuna need aeglustatakse kohaliku valguse kiiruseni (s.o valguse kiirus vees), mis ilmneb hõõgumise olemasolul - tuntud kui Cherenkovi kiirgus.
SKO detektor on praegu suurim maailmas. See koosneb silindrilisest roostevabast terasest mahutist, mis on 41,4 m (136 jalga) ja läbimõõduga 39,3 m (129 jalga) ning mahutab üle 45 000 tonni (50 000 USA tonni) ülipuhta vett. Interjööri on paigaldatud 11146 fotokordistitoru, mis tuvastavad elektromagnetilise spektri ultraviolettkiirguse, nähtava ja infrapuna lähiümbruse valguse ülima tundlikkusega.
SKO teadlased on aastaid kasutanud rajatist päikese neutrinode, atmosfääri neutriinode ja inimtegevusest põhjustatud neutriinode uurimiseks. Neid, mis on loodud supernoovade poolt, on aga väga raske tuvastada, kuna need ilmuvad järsku ja neid on raske teistest eristada. Äsja lisatud arvutisüsteemiga loodavad Super Komiokande teadlased, et see muutub.
Nagu selgitas Madridi autonoomse ülikooli (Hispaania) füüsik ja koostöö liige Luis Labarga hiljutises avalduses teadusuudiste teenistusele (SINC):
„Supernoova plahvatused on üks universumi energilisemaid nähtusi ja suurem osa sellest energiast eraldub neutrinode kujul. Seetõttu on neil juhtudel, välja arvatud Päikesest või muust allikast, eralduvate neutriinode tuvastamine ja analüüsimine neutronitähtede - tähtjäänuste tüübi - ja mustade aukude tekkemehhanismide mõistmiseks väga oluline.
Põhimõtteliselt on uus arvutisüsteem mõeldud observatooriumi sügavustesse salvestatud sündmuste reaalajas analüüsimiseks. Kui see tuvastab ebanormaalselt suured neutriinovood, teavitab see kiiresti kontrollmehi. Seejärel saavad nad mõne minuti jooksul hinnata signaali olulisust ja kontrollida, kas see pärineb lähedalasuvast supernoovast.
"Supernoova plahvatuste ajal tekib äärmiselt väikese aja - mõne sekundi - jooksul tohutu arv neutriinoid ja seepärast peamegi selleks valmis olema," lisas Labarga. "See võimaldab meil uurida nende põnevate osakeste põhilisi omadusi, nagu nende koostoimed, hierarhia ja massi absoluutväärtus, poolväärtusaeg ja kindlasti muud omadused, mida me siiani ei suuda isegi ette kujutada."
Sama oluline on fakt, et see süsteem annab SKO-le võimaluse anda varajasi hoiatusi kogu maailma teaduskeskustele. Maapealsed vaatluskeskused, kus astronoomid soovivad supernoova abil jälgida kosmiliste neutriinode loomist, saavad seejärel suunata kõik oma optilised instrumendid juba allika poole (kuna elektromagnetilise signaali saabumine võtab kauem aega).
Selle ühistegevuse kaudu võivad astrofüüsikud paremini mõista kõigi kõige vaevalisemaid neutriinoid. Nende põhiosakeste teistega suhtlemise nägemine võiks meid viia ühe sammu lähemale suurele ühendatud teooriale - Super-Kamiokande vaatluskeskuse ühele peamisele eesmärgile.
Praeguseks on maailmas olemas vaid mõned neutriinodetektorid. Nende hulka kuuluvad Irvine-Michigan-Brookhaveni (IMB) detektor Ohios, Subdury Neutrino Observatory (SNOLAB) Kanada Ontarios ja Super Kamiokande vaatluskeskus Jaapanis.
