Gökbilimciler Pasifik Okyanusu’nda devasa bir nötrino gözlemevi planlıyor
Almanya ve Kuzey Amerika’daki astrofizikçiler, dünyanın en büyük nötrino teleskobunu Kanada kıyılarındaki deniz tabanına inşa etmenin planlarını yayınladılar. Pasifik Okyanusu Nötrino Deneyi (P-ONE), galaksimizin ötesindeki aşırı olayların ürettiği çok yüksek enerjili nötrinoları yakalamak için tasarlanmıştır.
Nötrinolar, yüksüz ve son derece hareketsiz parçacıklar olduklarından, evrende dolaşırken gaza ve toza nüfuz ederek, astronomların prensipte onları oluşturan olağanüstü enerjik olayları tanımlamasına olanak tanırlar. Dünya’dan geçen nötrinolar çok nadiren atom çekirdekleriyle etkileşime girdiklerinde yayınlanan Çerenkov radyasyonunun gözlemlenmesi sırasında hızlıca hareket eden ikincil parçacıkların üretilmesine neden olur. Bu tür olaylardan gelen fotonlar, yolculuklarında emilir.
IceCube olarak bilinen dünyanın en büyük nötrino teleskobu, Güney Kutbu’nda buzun derinliklerine açılan deliklerde asılı düzinelerce foton çoğaltıcı tüp dizisinden oluşur. 1 km3′ lük bir hacmi kaplayan IceCube, 2013 yılında ilk ekstra galaktik nötrinoları yakaladığını bildirdiğinde tarih yazmıştı. Dört yıl sonra, eş zamanlı gama ışını gözlemleri sayesinde blazar olarak bilinen çok uzak, parlak bir galaktik çekirdeğe bağlanabilecek bir olay kaydedildi.
P-ONE başkanı, Münih Üniversitesi’nden Elisa Resconi’ye göre, IceCube’un 2017 sonucu, kesinlikle blazar kaynağı için yalnızca “kanıt” teşkil ediyor. Bir keşfi gerçekten iddia etmek ve diğer kozmik nötrinoların kökenini tam olarak saptamak için, ek nötrino gözlemevlerinin ve IceCube’un uzantısının inşa edilmesini gerektirdiğini savunuyor. “Şu anda nötrino astronomisini açmanın eşiğindeyiz, ancak bu süreci tek bir teleskoba dayandırırsak, gerçekten uzun bir zaman alabilir, belki on yıllar.”
Su altında ilerliyor
P-ONE, IceCube’dan daha büyük olduğundan, daha nadir, daha yüksek enerjili nötrinoları tespit edecek, ayrıca, kuzeyden ziyade güney yarı küredeki nötrinoları yakalayan gökyüzünün farklı bir bölümünü de gözlemleyecek. Ancak Resconi, aynı olayın bağımsız gözlemlerine potansiyel olarak izin vererek ikisi arasında bir miktar örtüşme olacağını söylüyor.
Yeni tesis, Britanya Kolombiyası kıyılarından yaklaşık 200 km uzaklıktaki Cascadia Havzasında yaklaşık 2,6 km derinlikte kurulacak. Bu nedenle, Victoria Üniversitesi Ocean Networks Canada tarafından işletilen ve mevcut deniz tabanı enstrümanlarına güç ve feribot verileri sağlayan 800 km uzunluğunda fiber optik kablo döngüsü olan önceden var olan altyapının avantajlarından yararlanılacak.
2018’de ilk iki ışık yayıcı ve sensör dizisi göndererek bu sitenin gerekli optik özelliklere sahip olduğunu zaten doğrulayan P-ONE işbirliği, şimdi bölgeyi araştırmak için ek dedektörlere sahip bir çelik kablo yerleştirmeyi planlıyor – spektrometreler, lidarlar ve bir müon detektörü dahil.
Resconi, planın, gözlemevinin ilk bölümünü – yedi adet 1 km uzunluğunda ip içeren bir halka – 2023 yılı sonunda kurmak olduğunu söylüyor. Ve eğer bu başarılı olursa, araştırmacılar 50 milyon $’ ın büyük bir kısmı için başvuracaklar. Projeyi tamamlamak ve personel maliyetleri için kabaca 100 milyon dolara ihtiyaç var.
Resconi, gözlemevinin tamamının kurulacağını ve on yılın sonunda veri alınacağını umuyor. Ancak bu zaman çizelgesini “çok hırslı” olarak tanımlıyor. Devam eden COVID-19 salgınının neden olduğu gecikmelere ek olarak, büyük baskılar ve deniz tabanını böylesine sert hale getiren tuz ve deniz canlılarının varlığı göz önüne alındığında, dedektörlerin planlandığı gibi çalışmasını sağlamanın zor olacağını söylüyor.
IceCube, olası kozmik ışın kaynakları olarak dört galaksiyi tanımlar
Nitekim bilim insanları, 2014 yılında Akdeniz’in zemininde KM 3 NeT olarak bilinen ve 2020’ye ertelenen kübik kilometre ölçekli bir nötrino teleskobu çalıştırmayı planlamışlardı. İşbirliği üyesi Feifei Huang’a göre, 230 telden sadece ikisi Güney İtalya kıyılarında kurulacak olması nedeniyle şimdiye kadar yerinde dururken, Fransız sularındaki bir başka sahada halihazırda planlanan 115 diziden altısı çalışıyor – sırasıyla 2026 ve 2024’e kadar tamamlanması öngörülmüşken bu süreçte şimdi zor görülüyor.
Resconi, bu projedeki sorunun bir kısmının uzman personel eksikliğinden dolayı fizikçilerin her şeyi kendilerinin yapması olduğunu söylüyor – örneğin, deniz tabanına kabloları bağlayan kendi kendine yapılan bağlantı kutuları başarısız oldu. Ocean Networks Canada tarafından edinilen deneyimin, P-ONE için benzer bir kaderden kaçınılabileceği anlamına geleceğini umuyor. Kendini okyanusa kablo döşemeye adamış 30 veya 40 kişiyle, ekibinin “fiziğe odaklanabileceğini” söylüyor.
