Forskare kallar detta "spökepartikeln." Den har nästan ingen massa, utvecklar en hastighet nära ljusets hastighet och har gömt sig för forskare runt om i världen i tre decennier i rad. Vi talar om neutrino, som fysiker nu slår över i laboratorier från Pakistan till Schweiz. Neutrino bildas när radioaktiva element förfaller. De är i solen, andra stjärnor och även i våra egna kroppar. En neutrino går igenom en enorm mängd materia utan svårigheter. Så hur studerar forskare denna svårfångade partikel?
GERDA
Denna sofistikerade apparat, GERmanium Detector Array (GERDA), hjälper forskare att förstå varför vi finns alls. GERDA söker efter neutrino genom att övervaka elektrisk aktivitet i rena germaniumkristaller isolerade djupt under ett berg i Italien. Forskare som arbetar med GERDA hoppas kunna hitta en mycket sällsynt typ av radioaktivt förfall. När Big Bang skapade vårt universum (för 13,7 miljarder år sedan) borde en lika stor mängd materia och antimateria ha bildats. Och när materia och antimateria kolliderar förstör de varandra och lämnar inte annat än ren energi. Så var kom vi ifrån? Om forskare kan upptäcka dessa tecken på förfall, skulle det innebära att neutrino är en partikel och en antipartikel på samma gång. Naturligtvis kommer en sådan förklaring att ta bort de flesta frågor som är intressanta för oss.
SNOLAB
Det kanadensiska Sudbury Neutrino Observatory (SNO) begravs ungefär två kilometer under jord. SNO + -divisionen undersöker neutrinoer från jorden, solen och till och med supernovaer. Laboratoriets hjärta är en enorm plastsfär fylld med 800 ton av en speciell vätska som kallas en vätskescintillator. Sfären är omgiven av ett skal med vatten och hålls på plats av rep. Det hela kontrolleras av en mängd 10 000 extremt känsliga ljusdetektorer som kallas fotomultiplikatorrör (PMT). När neutrino interagerar med andra partiklar i detektorn tänds vätskescintillatorn och PMT läser data. Tack vare den ursprungliga SNO-detektorn vet forskare nu att åtminstone tre olika typer, eller "smaker", av neutrinoer kan transporteras fram och tillbaka genom rymdtid.
Kampanjvideo:
IceCube
Och detta är den största neutrino detektorn i världen. IceCube, som ligger vid Sydpolen, använder 5,160 sensorer fördelade på över en miljard ton is. Målet är att få neutrinoer med hög energi från extremt våldsamma kosmiska källor som exploderande stjärnor, svarta hål och neutronstjärnor. När neutrinoer smälter in i vattenmolekyler i is, släpper de ut energi med högenergi av subatomära partiklar som kan resa flera kilometer. Dessa partiklar rör sig så snabbt att de avger en kort ljuskon som kallas Cherenkov-konen. Forskare hoppas kunna använda den information som erhållits för att rekonstruera neutrinos väg och bestämma deras källa.
Daya Bay
Neutrino-experimentet äger rum i tre stora hallar på en gång, begravda i kullarna i Daya Bay, Kina. Sex cylindriska detektorer, var och en innehåller 20 ton vätskescintillator, grupperas i hallar och omges av 1000 PMT. De drunker i pooler med rent vatten och blockerar all omgivande strålning. En närliggande grupp med sex kärnreaktorer avvisar miljoner kvadrillioner ofarliga elektroniska antineutrino varje sekund. Denna ström av antineutrino interagerar med en vätskescintillator för att avge korta ljusblinkar som plockas upp av PMT. Daya Bay byggdes för att studera neutrino-svängningar.