Nötrinolar, evrendeki en gizemli parçacıklardan biri, çünkü nadiren başka şeylerle etkileşime giriyor; bu yüzden de “hayalet parçacıklar” deniyor. Her saniye trilyonlarcası bedenimizden geçse de hiçbir iz bırakmıyor.
Çalışmada yer alan Güneş nötrinosu da Güneş’in çekirdeğindeki nükleer füzyondan kaynaklanıyor. Bu nötrino türü, Dünya’da herhangi bir anda gözlemlenen herhangi bir kaynaktan geçen en yaygın nötrino türü olarak biliniyor.
Hayalet parçacıklar nadiren etkileşime girdikleri için tespit edilmesi oldukça güç. Güneş’ten gelen nötrinoların yalnızca çok az farklı hedefle etkileşime girdiği görülmüştü. Yeni çalışmada bilim insanları ilk kez, geniş bir yer altı dedektöründe bu nötrinoların karbon atomlarını nitrojene dönüştürdüğünü gözlemlemeyi başardı.
Oxford’daki araştırmacıların öncülük ettiği makale, Kanada’nın Sudbury kentindeki faal bir madenin derinliklerinde yer alan uluslararası standartlardaki SNOLAB tesisinde, iki kilometre yerin altındaki SNO+ dedektörü kullanılarak gerçekleştirildi.
Physical Review Letters dergisinde yayınlanan makaleye göre, dedektörün derin konumu, zayıf nötrino sinyallerini maskeleyebilecek kozmik ışınlardan ve arka plan radyasyonundan laboratuvarı korumak için çok önemliydi.
Makalede aktarıldığı üzere, bilim insanları, yüksek enerjili bir nötrinonun karbon-13 çekirdeğine çarpmasını, yaklaşık 10 dakika sonra bozunmaya uğrayarak radyoaktif nitrojen-13’e dönüşmesini gözlemledi.
Gözlem, iki bağlantılı sinyali arayan “delayed coincidence” (geciktirilmiş eşzamanlı) yöntemiyle mümkün oldu; önce nötrinonun bir karbon-13 çekirdeğine çarpmasından kaynaklanan ilk parlama, ardından birkaç dakika sonra ortaya çıkan radyoaktif bozunmadan kaynaklanan ikinci bir parlama meyda geldi. Bu ayırt edici model, araştırmacıların gerçek nötrino etkileşimlerini arka plan gürültüsünden güvenle ayırmasına olanak tanıdı.
Analiz, 4 Mayıs 2022’den 29 Haziran 2023’e kadar 231 günlük bir sürede 5,6 olay tespit edildiğini gösterdi. Bu sayı, istatistiksel olarak, bu süre içinde nötrinolar tarafından üretilmesi beklenen 4,7 olay ile tutarlıydı.
Nötrino araştırmaları için büyük önem taşıyor
Nötrinolar, yıldız süreçlerini, nükleer füzyonu ve evrimin gelişimini anlamak için gerekli olan tuhaf parçacıklar olarak biliniyor. Araştırmacılara göre, bu keşif, gelecekteki benzer düşük enerjili nötrino etkileşimlerinin çalışılması için zemin hazırlıyor.
Phys. org’un haberine göre, makalenin başyazarı, Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nde doktora öğrencisi Gulliver Milton, “Bu etkileşimi yakalamak olağanüstü bir başarı. Karbon izotopunun nadir bulunmasına rağmen, Güneş’in çekirdeğinde doğan ve dedektörümüze ulaşmak için çok uzun mesafeler kat eden nötrinolarla etkileşimini gözlemleyebildik.” dedi.
Oxford Üniversitesi, Fizik Bölümü’nden akademisyen Profesör Steven Biller ise, Güneş nötrinolarının uzun zamandır ilgi çeken bir konu olduğunu hatırlattı. Biller, artık Güneş nötrinolarını diğer nadir atomik reaksiyon türlerini incelemek için bir ‘test ışını’ olarak kullanabildiğimizi belirtti.
Nobel Ödülü’nü getiren çalışmalar
SNO+, nötrinoların Güneş’ten Dünya’ya yolculukları sırasında üç tür (elektron, müon ve tau nötrinoları) arasında salındığını gösteren SNO deneyinin altyapısını kullanıyor.
Baş araştırmacısı Arthur B. McDonald, “nötrinoların kütleye sahip olduğunu gösteren nötrino salınımlarının keşfi” gerekçesiyle 2015 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü. McDonald’ın ödülü kazanmasıyla nötrino özelliklerine ve evrendeki rollerine ilişkin yeni araştırmaların önü de açıldı.
Kaynak: Physical Review Letters