Infrastructura proiectului JUNO

În oraşul Jianamen din sudul Chinei, la aproximativ 96 de kilometri de Hong Kong,  se construieşte infrastructura pentru  unul din cele mai mari proiecte de cercetare ştiinţifică ce are ca subiect de studiu neutrinii.  Experimentul ce se va efectua în cadrul proiectului ar putea ajuta oamenii de ştiinţă să răspundă la o întrebare fundamentală privind natura neutrinilor.

 

Observatorul de Neutrini din Jiangmen (Jiangmen Underground Neutrino Observatory - JUNO) şi-a câştigat statutul de observator oficial în 2013, iar construcţia laboratorului a început în ianuarie 2015, lângă centralele nucleare din Yangjiang şi Taishan.


Planul constă în a "îngropa" laboratorul într-un munte, sub aproape 800 de metri de rocă şi pământ, scopul fiind crearea un scut împotriva razelor cosmice. În acest laborator subteran, obiectivul principal al Observatorului din Jiangmen este acela de a rezolva dilema masei neutrinilor. În prezent, există 3 tipuri de neutrini: electronic, miuonic şi tauonic. Oamenii de ştiinţă cunosc diferenţa dintre masele tipurilor de neutrini, însă nu şi valorile lor exacte; prin urmare, nu se ştie care este mai greu şi care mai uşor.

Yifang Wang, purtătorul de cuvânt al Observatorului şi directorului Institutului de Fizică a Particulelor Elementare, consideră că este foarte important să avem o privire de ansamblu asupra neutrinului. Pentru aproape fiecare model de neutrin, este necesar să ştim care anume este mai greu şi care este mai uşor. Acest tip de informaţie are un impact important asupra oricărei alte întrebări despre neutrini.

Pentru a îşi îndeplini scopul, Observatorul din Jiangmen are nevoie de o acumulare masivă de date care, la rândul ei, implică două elemente cheie: un detector masiv şi un flux masiv de neutrini.

Modelul propus pentru detector este denumit scintilator-lichid şi reprezintă acelaşi sistem folosit pentru a detecta neutrini pentru prima dată în 1956. Detectorul este alcătuit dintr-o sferă acrilică cu diametrul de 34,5 metri, umplută cu lichid conceput special pentru a detecta neutrini. Când un neutrin interacţionează cu fluidul, o reacţie în lanţ creează două scintilaţii mici de lumină. O a doua sferă, formată din tuburi fotomultiplicatoare, va înconjura sfera ceramică şi va capta aceste semnale luminoase.

Cu cât există mai mult lichid în detector, cu atât va creşte şi numărul interacţiunilor dintre neutrini. La ora actuală, experimente cu scintilatori lichizi au loc în Laboratorul Gran Sasso din Italia (proiectul Borexino), cu o sferă ce conţine aproape 300 de tone de lichid, şi în Laboratorul Kamland din Japonia, cu aproximativ 1000 de tone de lichid. Dacă proiectul va continua, JUNO va deveni cel mai mare detector construit vreodată, cu aproximativ 20.000 de tone de lichid.

Pentru a descoperi ordinea maselor celor trei tipuri de neutrini, JUNO va analiza în special antineutrinii electronici creaţi de cele doua centrale nucleare din apropiere.

Wang a declarat că doar în Asia există centrale nucleare care să conţină de la patru la şase reactoare în acelaşi loc. Cu acest potenţial, reactoarele chinezeşti ar trimite "valuri" de neutrini către detectorul JUNO. În timp, se va contura un profil al energiei antineutrinilor. Ordinea maselor neutrinilor influenţează modul în care va arăta spectrul de energie.

Reprezentanţii acestui proiect de cercetare au declarat că JUNO şi-ar putea îndeplini obiectivele până în anul 2026. Este posibil ca experimentele în desfăşurare din cadrul proiectelor NOvA (S.U.A.) şi T2K (Japonia) să realizeze măsurători în ceea ce priveşte ierarhia maselor neutrinilor înaintea celor de la JUNO. De asemenea, mai există alte 4 proiecte de cercetare care ar putea să realizeze acest obiectiv, însă JUNO este unic în abordarea sa.

Proiectul JUNO va răspunde şi altor întrebări privind natura neutrinilor şi va îmbunătăţi măsurătorile anterioare. Dacă vom avea parte de o supernovă în Calea Lactee, JUNO va detecta neutrinii eliberaţi. De asemenea, JUNO va fi cel mai mare şi cel mai precis detector pentru geoneutrini, produşi prin descompunerea elementelor radioactive din compunerea planetei nostre.

Momentan, alte şase ţări s-au alăturat Chinei în acest proiect: Cehia, Franţa, Finlanda, Germania, Italia şi Rusia. Savanţi americani sunt, de asemenea, implicaţi în proiectul JUNO, însă SUA nu este însă, în mod oficial, un stat colaborator.



Tradus si adaptat de Marian Curuescu dupa massive-neutrino-experiment-proposed-in-china