Tudósok versenyfutása az univerzum létezésének titkának felfedezéséért

A Dél-Dakotai erdők fölött elhelyezkedő laboratóriumban tudósok dolgoznak azon, hogy választ találjanak a tudomány egyik legnagyobb kérdésére: miért létezik a Világegyetem? A kutatásban egy japán tudóscsoport is részt vesz, amely évek óta előrébb jár, és a két csapat versenyt fut az eredményekért. Jelenleg a Világegyetem keletkezésének elmélete nem képes megmagyarázni a bolygók, csillagok és galaxisok létezését, ezért mindkét csapat neutrínókat vizsgáló detektorokat épít, abban a reményben, hogy így választ találhatnak a kérdésekre.

Az Egyesült Államok által vezetett nemzetközi együttműködés célja, hogy a válaszokat a mélyben keresse, a Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) nevű projekt keretein belül. Az amerikai tudósok a felszín alatt 1,500 méter mélyen, három hatalmas földalatti barlangban fognak dolgozni. Az építkezés annyira monumentális, hogy a munkagépek és buldózerek apró műanyag játékoknak tűnnek a nagy méretekhez képest. Dr. Jaret Heise, a létesítmény tudományos igazgatója a hatalmas barlangokat „a tudomány katedrálisainak” nevezi. Heise már közel tíz éve dolgozik a Sanford Underground Research Facility (SURF) barlangjainak építésén, amelyek a DUNE-t elszigetelik a felszín zajától és sugárzásától.

A DUNE projekt most készen áll a következő lépésre. „Készen állunk arra, hogy megépítsük azt a detektort, amely megváltoztatja a Világegyetemről alkotott elképzelésünket, olyan berendezésekkel, amelyeket több mint 1,400 tudósból álló, 35 országot képviselő együttműködés telepít” – mondja Heise. A Világegyetem keletkezésekor kétféle részecske jött létre: az anyag, amelyből a csillagok, bolygók és minden más körülöttünk lévő dolog áll, és az antimatter, amely az anyag pontos ellentéte. Elméletileg a kettőnek ki kellett volna oltania egymást, és csak egy hatalmas energia kitörésnek kellett volna maradnia. Mégis itt vagyunk – anyagként. A tudósok úgy vélik, hogy a válasz a neutrínó, valamint annak antimatter párja, az anti-neutrínó tanulmányozásában rejlik.

A DUNE kutatói Illinois mélyén lévő létesítményekből neutrínókat és anti-neutrínókat fognak kilőni a Dél-Dakotai detektorokhoz, 800 mérföldnyire. A tudósok szeretnék kideríteni, hogy a neutrínók és anti-neutrínók közötti változások különböznek-e. Ha eltérések mutatkoznak, az segíthet megérteni, miért nem oltják ki egymást az anyag és az antimatter. A DUNE projekt nemzetközi együttműködés, 1,400 tudós részvételével, több mint harminc országból. Az egyik résztvevő, Dr. Kate Shaw, a Sussexi Egyetem kutatója elmondta, hogy a várható felfedezések „átformáló” hatásúak lesznek a Világegyetem és az emberi létezés megértésében. „Valóban izgalmas, hogy most itt vagyunk a technológiai eszközökkel, mérnöki tudással és számítógépes szoftveres képességekkel, hogy valóban foglalkozhassunk ezekkel a nagy kérdésekkel” – mondta.

Egy másik kontinensen, Japán tudósai fénylő aranygömbökkel keresik ugyanezeket a válaszokat. A Hyper-K, amely a Super-K nevű meglévő neutrínó detektor fejlettebb változata lesz, szintén egy nemzetközi együttműködés keretein belül készül. A japán csapat kevesebb mint három éven belül készen áll a neutrínó sugárzás beindítására, ezzel jóval előrébb járnak az amerikai projekthez képest. Dr. Mark Scott, a londoni Imperial College kutatója úgy véli, hogy csapatuk egy potenciálisan hatalmas felfedezés kapujában áll, amely a Világegyetem eredetével kapcsolatos. „Korábban kapcsoljuk be a berendezést, és nagyobb detektorral rendelkezünk, így hamarabb érzékelhetjük a változásokat, mint a DUNE” – mondta.

Bár a verseny folyik, Dr. Linda Cremonesi, a Queen Mary Egyetem kutatója, aki a DUNE projekten dolgozik, úgy véli, hogy a japán csapat nem feltétlenül kap teljes képet a neutrínók viselkedéséről. „Van egy versenyhelyzet, de a Hyper-K nem rendelkezik még minden szükséges összetevővel ahhoz, hogy megértse, a neutrínók és az anti-neutrínók eltérően viselkednek-e” – tette hozzá. Az első eredményekre azonban még évekig várni kell, így a kérdés, hogy mi történt az idő kezdetén, amikor létrejöttünk, egyelőre rejtély marad.

Forrás: https://www.bbc.com/news/articles/cjwvgevjjl6o