Το πείραμα IceCube, η Γη και τα σωματίδια-φαντάσματα

Για πρώτη φορά ένα επιστημονικό πείραμα, το IceCube κοντά στο Νότιο Πόλο, αποκάλυψε την ικανότητα της Γης να «φρενάρει» και να απορροφά τα νετρίνα, γνωστά και ως σωματίδια-φαντάσματα. Τα εν λόγω υποατομικά σωματίδια έρχονται από το διάστημα και τρισεκατομμύρια από αυτά κάθε δευτερόλεπτο διαπερνούν τον πλανήτη μας, κάθε στερεό αντικείμενο και εμάς τους ίδιους, σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός.

Το IceCube, στην Ανταρκτική, αποτελείται από μια διάταξη 5.160 αισθητήρων με μέγεθος μπάλας μπάσκετ ο καθένας, που βρίσκονται βαθιά στο εσωτερικό ενός κύβου καθαρού πάγου με πλευρά ενός χιλιομέτρου.

Οι αισθητήρες δεν ανιχνεύουν άμεσα τα ίδια τα νετρίνα, αλλά τις λάμψεις από την μπλε ακτινοβολία Τσερένκοφ που εκπέμπουν άλλα υποατομικά σωματίδια, όταν τα νετρίνα συναντούν τον πάγο. 

Οι ερευνητές, υπό τον επικεφαλής επιστήμονα του IceCube καθηγητή φυσικής Φράνσις Χάλζεν του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν-Μάντισον, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Nature, πραγματοποίησαν την πρώτη μέτρηση που επιβεβαιώνει ότι τελικά μερικά νετρίνα σταματούν στον πλανήτη μας και δεν συνεχίζουν το διαστημικό ταξίδι τους. Όσο υψηλότερη ενέργεια έχει ένα νετρίνο, τόσο πιθανότερο είναι να αλληλεπιδράσει με την ύλη και συνεπώς να απορροφηθεί από τη Γη.

(Φωτ.: Mark Krasberg, IceCube / NSF)

Τα νετρίνα σχηματίστηκαν αρχικά με τη γέννηση του σύμπαντος και συνεχίζουν να παράγονται από τα άστρα, αλλά και από τα πυρηνικά εργοστάσια. Τα νετρίνα που παράγονται στη γήινη ατμόσφαιρα, όταν πέφτει πάνω της η κοσμική ακτινοβολία, μπορεί να έχουν πάνω από ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη ενέργεια από ό,τι τα νετρίνα που παράγονται από τον Ήλιο ή από πυρηνικούς αντιδραστήρες στη Γη. Ένας μικρός αριθμός κοσμικής προέλευσης νετρίνων προέρχεται απευθείας από άγνωστες αστροφυσικές πηγές πέρα από τη Γη, όπως πιθανώς οι τεράστιες μαύρες τρύπες.

Η πρώτη ανίχνευση νετρίνων πολύ υψηλής ενέργειας, από το IceCube, είχε γίνει το 2013, αλλά έως σήμερα παρέμενε ερωτηματικό κατά πόσο όντως κάποιο είδος ύλης μπορεί να σταματήσει το ταξίδι ενός νετρίνου.

«Γνωρίζαμε ότι τα χαμηλότερης ενέργειας νετρίνα διαπερνούν τα πάντα, αλλά μολονότι αναμέναμε πως τα υψηλότερης ενέργειας νετρίνα θα είναι διαφορετικά, έως τώρα δεν είχαμε κάποια πειστική πειραματική επιβεβαίωση» δήλωσε ο καθηγητής φυσικής Νταγκ Κάουεν του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνιας. «Τώρα, για πρώτη φορά, δείξαμε ότι τα πολύ υψηλής ενέργειας νετρίνα πράγματι μπορούν να απορροφηθούν από κάτι – εν προκειμένω από τη Γη», πρόσθεσε.

Τα νέα ευρήματα συμφωνούν με τις θεωρητικές προβλέψεις τού (εδώ και μισό αιώνα) Κυρίαρχου Προτύπου της σωματιδιακής φυσικής και έτσι απογοήτευσαν κάπως όσους έλπιζαν ότι το IceCube θα αποκαλύψει κάτι που δεν ήταν δυνατό να εξηγηθεί με βάση αυτό το θεωρητικό μοντέλο.

Ένα άλλο υπόγειο πείραμα ανίχνευσης νετρίνων, το Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), βρίσκεται υπό ανάπτυξη και θα λειτουργήσει την επόμενη δεκαετία.

• Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ / Παύλος Δρακόπουλος.