Teleskop neutrinowy

Zerowa, lub jak by to sugerowały niedawne badania, znikoma masa, a także brak ładunku elektrycznego powoduje, że neutrina mimo wszechobecności w Kosmosie są bardzo trudne do wykrycia. Będąc jednym z produktów w różnych reakcjach jądrowych mogłyby dostarczyć wielu informacji o Wszechświecie, gdybyśmy tylko dysponowali teleskopem neutrinowym o pewnej, określonej potrzebami czułości, zdolnym do identyfikacji kierunku, z którego neutrina są odbierane. Ponieważ neutrina bardzo słabo oddziaływują z materią, z łatwością przenikają przez obiekty tak duże jak na przykład Ziemia. Ta cecha czyni z nich potencjalnie perspektywiczny środek łączności, co w odniesieniu do SETI sygnalizował kilkanaście lat temu M. Subotowicz, zaś dla globalnej łączności ziemskiej próbują wykorzystać badacze z Naval Research Laboratory (USA). Wspomniany teleskop neutrinowy stał się ostatnio bardziej realny, dzięki wymaganym dla jego skonstruowania postępom technologii. Jak to zwykle bywa, w momentach kiedy określone warunki dojrzeją do stopnia umożliwiającego urzeczywistnienie dotąd tylko „papierowych” pomysłów, zaproponowano ostatnio ideę budowy teleskopu neutrinowego. Wykorzystano w niej dwa zjawiska znane z fizyki jądrowej: rotację neutrino wokół osi równoległej do kierunku ruchu cząstki oraz przemianę izotopu indu w izotop cyny zachodzącą, jeśli neutrino uderzy w jądro indu w odpowiedni sposób. Uderzenie musi nastąpić wzdłuż osi rotacji jądra indu, a nadto spiny neutrina i jądra muszą być przeciwne to znaczy „północny biegun” pierwszego musi uderzyć w „północny biegun” drugiego (lub „południowy” w „południowy”). Jeśli takie zderzenie zajdzie, wtedy neutrino zostaje wchłonięte przez jądro indu, którego spin ulega zmianie. Jednocześnie wymóg zachowania energii sprawia, że jądro emituje w tym momencie elektron unoszący energię wniesioną przez neutrino, czemu towarzyszy przemiana jądra indu w jądro cyny. Elektron może zostać z łatwością wykryty dowodząc, że wchłonięcie neutrino nastąpiło. Przy spinach neutrino i jądra indu nie całkiem dokładnie przeciwnych wchłonięcie może nastąpić, lecz nie musi. W przypadku skrajnym, to znaczy przy zderzeniu „północnego bieguna” cząstki z „południowym” jądrem (lub odwrotnie), wchłonięcie nigdy się nie zdarza. Ta właściwość opisanej reakcji umożliwia nadanie teleskopowi neutrinowemu cechy kierunkowości, jako że atomy indu mogą być „sterowane”, tzn. osie rotacji ich jąder ustawione w wymaganych kierunkach. Czysto technicznym problemem jest kwestia sprawienia, żeby jądra dostatecznie dużej ilości indu były ustawione w tym samym kierunku. Wymaga to oziębienia indu do około 0,003 kelwina i poddania go działaniu bardzo silnego pola magnetycznego. Potrzebne do tego byłoby kilka ton indu (co jest dość kłopotliwie ze względu na rzadkość tego pierwiastka) i odpowiednio duże generatory pola magnetycznego oraz urządzenia kriogeniczne — dotąd jeszcze nie skonstruowane w wymaganych rozmiarach. W każdym razie problem sprowadzony został do sfery sztuki inżynierskiej, a jego realizacja jest bardziej kwestią kosztów niż techniki. Zdaniem pomysłodawcy, M. Harwita z Uniwersytetu Cornella, teleskop zbudowany według opisanych zasad byłby zdolny nie tylko do detekcji neutrin słonecznych ale również do określenia z których rejonów Słońca zostały one wyemitowane.