Po co nam teleskop na dnie morza?

W zasadzie po to samo, po co na lądzie: do badania kosmosu. W najnowszym wydaniu Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A możemy przeczytać o dwóch teleskopach: ORCA i ARCA, umieszczonych w Morzu Śródziemnym i badających własności neutrin. OK, wszystko rozumiemy – ale dlaczego pod wodą?

Jak to ma działać?

Jak przekonują zaangażowani w projekt fizycy – kompleksowo. Teleskop ORCA ma służyć do do badania własności neutrin z atmosfery, a ARCA – do chwytania neutrin o wysokich energiach z kosmosu. Oba działają w ramach urządzenia zwanego KM3NeT, które roboczo bywa nazywane teleskopem neutronowym, a tak naprawdę jest zespołem kilku tysięcy czujników optycznych wykrywających tzw. promieniowanie Czerenkowa. Powstaje ono, gdy naładowana cząstka przebiega przez dielektryk (np. przez morską wodę) szybciej, niż robi to światło.

Chwila, ale przecież uczyli nas w szkole, że prędkość światła to absolutny rekord i nie da się być szybszym – OK, pamiętajmy jednak, że nauczyciele mówili tak o prędkości światła w próżni. W innym ośrodku (np. w morskiej wodzie) nie wynosi już zawrotnych 299 792 458 m/s, ale zaledwie 75% tej wartości. Podsumowując: w morzu można być szybszym – o ile się jest na przykład neutrinem.

Czas na szczegóły techniczne

System KM3NeT jest naprawdę imponujący nie tylko z uwagi na swoje możliwości, ale też na gabaryty. ORCA znajduje się u wybrzeży Tulonu (Francja), a ARCA – w okolicy Portopalo di Capo Passero na Sycylii.

Całość ma zresztą dość oryginalną formę: jest to 115 lin zakotwiczonych do dna morskiego, a na każdej z nich umieszczonych 18 szklanych kul. W kulach znajdują się z kolei tzw. fotopowielacze, czyli niezwykle czułe receptory wykrywające pojedyncze błyski światła. Robi wrażenie?

Jak najbardziej – a teraz pomyślmy, ż eto zaledwie jeden blok KM3NeT, bo instalacja nadal jest w budowie (chociaż już działa). Kiedy zostanie ukończona, będzie zawierać trzy takie bloki. Wszystkie one mają za zadanie badać neutrina – czyli… co dokładnie?

O co chodzi z neutrinami?

Są to jedne z najprostszych i najmniejszych cegiełek, z jakich zbudowany jest wszechświat; zgodnie z nazwą, są pozbawione ładunku, mają niesłychanie małą masę i generalnie nie oddziałują z niczym – chyba że zrobią wyjątek i zderzą się z gigantycznym dla nich atomem w taki sposób, że powstanie mała naładowana cząstka, widoczna jako krótki błękitny błysk (czyli wspomniane wyżej promieniowanie Czerenkowa).

Czasem neutrina nazywa się cząstkami-duchami, bo przenikają przez wszystko niezauważone – aby móc w ogóle je zbadać, potrzebne są instalacje umieszczone w odpowiednim środowisku, np. na pod wodą. W tej umieszczonej w Morzu Śródziemnym spory udział mają naukowcy z CAMK PAN i krakowskiej AGH. Badając neutrina, możemy wiele się dowiedzieć o wszechświecie, Słońcu, kosmosie, ciemnej materii, a prawdopodobnie również o szeregu innych fascynujących zjawisk, o których dzisiaj jeszcze nie mamy pojęcia.