Suomen kansa on järkyttynyt eilisestä uutisesta

Miten suuri massa neutriinoilla on, ja miten eri neutriinolaatujen massat suhteutuvat toisiinsa, ei vieläkään tiedetä. Ydinvoimalan säteily auttaa siinä.
Kiina rakentaa paraikaa uutta neutriinoilmaisinta 700 metriä maan alle Kaipingissa maan etelärannikon tuntumassa, uutisoi Nature News. Mittalaitteella aiotaan havainnoida Auringon neutriinojen sijasta ensisijaisesti kahden lähiseudulla sijaitsevan ydinvoimalan neutriinosäteilyä – ja tätä myötä ratkaista yksi fysiikan kaikkein suurimmista mysteereistä.
Neutriinosäteily voimaloista saapuu ilmaisimeen suoraan kallion läpi. Observatorio sijaitsee kahden voimalan puolivälissä, 53 kilometrin päässä molemmista.
Laite on 35 metrin kokoinen ontto akryylimuovinen pallo, jonka täyttää reilut 20 000 tonnia ultrapuhdasta vettä. Neutriinojen aiheuttamia välähdyksiä tarkkailee yli 40 000 pallon sisäpinnalle asennettua valomonistinputkea.
Kymmenien kilometrien kalliopatja ei haittaa mittauksia laisinkaan, sillä äärimmäisen aavemainen neutriinosäteily lävistää ainetta lähes esteettä. Neutriinot kulkevat jopa kokonaisten planeettojen ja tähtien läpi kuin vastassa ei olisi mitään.
Neutriinojen käsittämätön aavemaisuus tarkoittaa samalla, että ne ovat täydellisen vaarattomia – ja tämä pätee, syntyivätpä neutriinot Auringossa tai ydinvoimalassa. Esimerkiksi Auringon säteilemiä neutriinoja kulkee ihmiskehon läpi noin 500 000 miljardia kappaletta joka sekunti, mutta vain kerran noin 10 vuodessa jokin niistä reagoi ihmiskudoksen kanssa.
Jotta edes pikkiriikkinen määrä neutriinoja jäisi kiinni ilmaisimeen, täytyy laitteen olla kymmenien metrien kokoinen.
Kiinan observatorion odotetaan valmistuvan tämän vuoden lopulla. Se on nimetty Kaipingia hallinnoivan Jiangmenin kaupunkipiirikunnan mukaan Jiangmenin maanalaiseksi neutriino-observatorioksi. Siitä käytetään myös kansainvälistä lyhennenimitystä Juno (engl. Jiangmen Underground Neutrino Observatory).
Junon havainnoilla kiinalaiset pyrkivät ratkaisemaan yhden fysiikan suurimmista ongelmista: mikä neutriinojen laaduista on raskain ja mikä kevein. Neutriinoja on nimittäin olemassa kolmea eri laatua: elektroni-, myoni- ja tau-neutriinot. Lisäksi kullakin laadulla on oma antihiukkasensa.
Koska neutriinot ovat niin aavemaisia ja lisäksi erittäin kevyitä hiukkasia, ei yhdenkään neutriinolaadun massaa ole toistaiseksi kyetty mittaamaan. Se kuitenkin tiedetään, että neutriinot eivät ole massattomia – tämän seikan fyysikoille on todistanut se, että neutriinojen eri laadut voivat muuntautua toisikseen.
Ainoastaan massojen summan yläraja tiedetään. Kolmen neutriinolaadun massojen summa on enintään 0,1 eV/c² eli 2,0 × 10⁻³⁷ kg eli noin kymmenesmiljardisosa vetyatomista.
Nimenomaan observatorion sijoittaminen ydinvoimaloiden läheisyyteen on Nature Newsin mukaan ratkaisun avain. Mittalaite rekisteröi tietenkin Auringon neutriinosäteilyä yhtä lailla kuin ydinvoimaloiden neutriinoja, mutta ydinvoimalat lahjoittavat tutkijoille kalibrointistandardin.
Auringon ydinreaktioiden vapauttamat elektronineutriinot ehtivät nimittäin osittain muuttua toisiksi neutriinolaaduiksi matkallaan maahan. Tästä vuonna 1957 ennustetusta ja 2001 havaitusta ilmiöstä myönnettiin vuoden 2015 fysiikan Nobel-palkinto.
Detektorin lähellä sijaitsevista ydinvoimaloista sitä vastoin saadaan pieni mutta tasaisen varma virta neutronien hajoamisesta syntyviä elektroniantineutriinoja. Se, että kyseessä on elektroniantineutriino tavallisen elektronineutriinon sijasta, ei haittaa, sillä antihiukkasparin massat ovat aina samat.
Kalibrointistandardin ja taustahavaintojen vertailun on tarkoitus paljastaa fyysikoille uutta tietoa.
Kiinalaistutkijat odottavat havaitsevansa kaikkiaan 100 000 neutriino-osumaa seuraavan kuuden vuoden aikana.
Ydinvoimaloiden neutriinot havaittiin kallion läpi ensi kertaa Kanadassa tällä vuosikymmenellä, T&T uutisoi vuosi sitten.
Lisää aiheesta:
Syvälle Sudburyn kaivokseen sijoitettu ilmaisin kuitenkin sisältää vettä vain 1 000 tonnia, ja se sijaitsee 240 kilometrin päässä lähimmästä ydinvoimalasta. Skaalattuna laitteen koolla ja säteilyn vaimenemisen matematiikalla (kääntäen etäisyyden toiseen potenssiin) voidaan arvioida, että kiinalaisilla on useita satoja kertoja paremmat saumat ydinvoimaloiden neutriinoiden tarkkailuun.
Myös Japani ja Yhdysvallat rakentavat omia suuria neutriinoilmaisimiaan, jotka voivat paljastaa neutriinojen massan arvoituksen. Koska Kiinan Junon odotetaan valmistuvan ensin, on kiinalaisilla parhaat mahdollisuudet voittaa tämä tieteellinen mittelö.
Jiangmenin kaupunkipiirikunta, jonne Juno-observatoriota rakennetaan, sijaitsee Kiinan etelärannikolla Shenzenin-Guangdongin metropolikompleksin länsilaidalla. Hongkongin pohjoispuolella sijaitsevalla Shenzenin-Guangdongin mattomaisella monikeskisellä kaupunkiseudulla asuu alueen tarkemmasta määrittelystä riippuen 70-85 miljoonaa ihmistä.
Valtavan kaupunkiseudun läheisyydestä huolimatta Junon sijaintipaikkaa ympäröi valokuvien mukaan sankka subtrooppinen sademetsä.

Kategoriat: Uutiset