Το κυνήγι για τα νετρίνα του Big Bang θα μπορούσε να ρίξει νέο φως στην προέλευση του σύμπαντος

Τα νετρίνα του Big Bang πιστεύεται ότι υπάρχουν παντού στο σύμπαν, αλλά μέχρι τώρα δεν τα  έχουν δει ποτέ. Η διαστολή του σύμπαντος τα "τέντωσε" και πιστεύεται ότι είναι δισεκατομμύρια φορές πιο κρύα από τα νετρίνα που ρέουν από τον ήλιο.

Σαν τους παλαιότερους γνωστούς μάρτυρες ή τα «λείψανα» του πρώιμου σύμπαντος, θα μπορούσαν να ρίξουν νέο φως στη γέννηση του σύμπαντος, αν οι επιστήμονες θα μπορούσαν να τα αντιληφθούν, υψηλό επίτευγμα δεδομένου ότι αυτά τα φανταστικά σωματίδια μπορεί να επιταχύνουν μέσω των πλανητών σαν να ήταν κενός χώρος.
Τώρα ο φυσικός Chris Tully, στο Πανεπιστήμιο του Princeton  ετοιμάζει μια εγκατάσταση για την ανίχνευση αυτών των πληροφοριών που εμφανίστηκαν ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, κατά τη διάρκεια της έναρξης της εποχής που λιωμένα πρωτόνια και νετρόνια δημιούργησαν όλα τα ελαφρά στοιχεία στο σύμπαν.

Ο Tully διευθύνει ένα πρωτότυπο εργαστήριο στο αμερικανικό υπουργείο Ενέργειας (DOE) στο Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) που βασίζεται στο γεγονός ότι τα νετρίνα μπορούν να συλληφθούν από το τρίτιο, ένα ραδιενεργό ισότοπο του υδρογόνου και να παρέχουν μια μικροσκοπική ώθηση της ενέργειας στα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από το τρίτιο που αποσυντίθεται.
Το πρωτότυπο έχει ως στόχο να μετρήσει αυτή τη μικρή επιπλέον ενέργεια με ακρίβεια που ποτέ δεν έχει επιτευχθεί.

Ο Tully ονόμασε το έργο PTOLEMY (ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ) από τον Έλληνα αστρονόμο του δεύτερου αιώνα και ως αρκτικόλεξο για τα "Princeton Tritium Observatory for Light, Early-universe Massive-neutrino Yield".

Το Ptolemy θα ξεκινήσει το καλοκαίρι, ενώ μέχρι το τέλος της επόμενης χρονιάς οι Αμερικανοί ερευνητές θα έχουν στη διάθεσή τους στοιχεία τα οποία θα δείχνουν αν όντως μπορούν να καταγραφούν νετρίνα που κυριολεκτικά προέρχονται από την «αυγή» της κοσμικής δημιουργίας.

Στην περίπτωση που η απάντηση είναι θετική, τότε θα έχουν ανοίξει έναν δρόμο ώστε η επιστημονική κοινότητα να μπορεί να δει «βαθύτερα», αναπτύσσοντας μία μεγαλύτερη πειραματική διάταξη για να τον αξιοποιήσουν.
Τα νετρίνα που έχει βάλει στο «στόχαστρο» το Ptolemy δεν έχουν εντοπισθεί ποτέ, παρόλο που προβλέπονται από την επικρατούσα θεωρία για την εξέλιξη του σύμπαντος, σύμφωνα με την οποία εμφανίσθηκαν ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν ξεκίνησαν οι ενώσεις πρωτονίων και νετρονίων για τον σχηματισμό των πρώτων πυρήνων.

Το Ptolemy θα ξεκινήσει το καλοκαίρι, ενώ μέχρι το τέλος της επόμενης χρονιάς οι Αμερικανοί ερευνητές θα έχουν στη διάθεσή τους στοιχεία τα οποία θα δείχνουν αν όντως μπορούν να καταγραφούν νετρίνα που κυριολεκτικά προέρχονται από την «αυγή» της κοσμικής δημιουργίας.

Σε μία τέτοια περίπτωση, θα αυξηθεί η ενέργεια των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από τη διάσπαση του τρίτιου, με συνέπεια να «προδοθεί» η παρουσία των σωματιδίων.

Με δεδομένο πως η αύξηση της ενέργειας είναι πολύ μικρή, το «στοίχημα» για το Ptolemy είναι αν μπορεί να την ανιχνεύσει. Κάτι που μόνο εύκολο δεν είναι αφού, όπως σημειώνει ο  Chris Tully , μοιάζει με το να θέλει κανείς να καταγράψει τους σφυγμούς ενός συγκεκριμένου φιλάθλου σε ένα κατάμεστο γήπεδο.

Όπως είναι φυσικό, στην «καρδιά» του πειράματος θα βρίσκεται το δείγμα τρίτιου, μία ποσότητα 0,00001 γραμμαρίων από το συγκεκριμένο ισότοπο του υδρογόνου,  η οποία θα έχει εμφυτευθεί σε γραφένιο, δηλαδή σε ένα φύλλο άνθρακα με πάχος μόλις 1 ατόμου.

Για τη μέτρηση των ενεργειών των ηλεκτρονίων που θα εκπέμπονται από τη διάσπαση του τρίτιου θα χρησιμοποιηθούν υπεραγώγιμοι μαγνήτες και άλλες εξαιρετικά ευαίσθητες συσκευές, οι οποίες θα πρέπει να βρίσκονται σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία, λίγο μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν.

Αν η ιδέα πετύχει στην πράξη, τότε στην επόμενη φάση του πειράματος θα χρησιμοποιηθεί μία μεγαλύτερη διάταξη και πολύ μεγαλύτερο δείγμα, αυτή τη φορά από 100 γραμμάρια τρίτιου. Στη μεγαλύτερη παραλλαγή του, με τη βοήθεια νετρίνων από το «νεογέννητο» σύμπαν, το PTOLEMY θα μπορέσει ρίξει «φως» σε μία εποχή της κοσμικής ιστορίας για την οποία μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν παρατηρησιακά δεδομένα.

Το διευρυμένη πείραμα θα μπορούσε να έχει και άλλες εκτεταμένες επιπτώσεις. Θα μπορούσε να ανιχνεύσει τα λεγόμενα άγονα νετρίνα, υποθετικά σωματίδια από το Big Bang που δεν έχουν θετικό ή αρνητικό φορτίο και θα μπορούσε να είναι η πηγή της αόρατης σκοτεινής ύλης, που λένε οι επιστήμονες ότι αποτελεί μέχρι και το 20 τοις εκατό της μάζας του σύμπαντος. 
Eva Cat
21/3/2016

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου