Anita u potrazi za neutrinima

Pre par dana odslusala sam seminar o projektu ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antena). Ekpseriment traga za neutrinima visokih energija koji su nedostupni drugim postojecim eksperimentima. S obzirom da sam vec pisala i o neutrinima i o Juznom polu ovde su posvetiti paznju ovom neobicnom eksperimentu.

Anita pokusava da detektuje takozvana GZK neutrina, nazvana po fizicarima koji su pretpostavili njihovo postojanje. Ove cestice po pretpostavci nastaju kada kosmicki zraci interaguju sa Kosmickom mikrotalasnom pozadinom (CMB Cosmic microvawe background, izvinjavam se na nakaradnom prevodu). Kosmicki zraci se sastoje od cestica koje putuju vasionom, interaguju sa svim na sta naidju, i stizu na zemlju. Jeste, u svakom momentu kroz svakog od nas prolaze razne cestice :). Kosmicki zraci mogu biti sa sunca, iz nase galaksije, nekih drugih, kao i iz nepoznatih izvora. U zavisnosti od izvora zavisi i njihova energija. Sastoje se uglavnom od protona, mada mogu da budu i tezi elementi. Kao sto sam vec pomenula, cestice koje ih sacinjavaju interaguju i raspadaju se. Vecina njih ne zadrzava svoju originalnu putanju i ne mozemo zakljuciti iz kog pravca su stigli, niti sta im je izvor. Jedan od njihovih produkata koji ce putovati pravom linijom su neutrina. Kako ove cestice slabo interaguju mogu dosta otkriti o svom izvoru.

Vec sam pomenula da ANITA traga za neutrinima koji nastaju kao posledica sudara kosmickih zraka sa CMB. CMB zahteva posebnu temu, ovde cu samo napisati par recenica. CMB je elektromagnetno polje, odnosno fotoni, koji prozimaju celu vasionu. Oni predstavljaju trag toplote koja je ostala za Big Bangom. Temperatura CMB-a je 2.725K (malo iznad apsolutne nule), a merenja su pokazala da je potpuno izotropan (ravnomerno rasporedjen). Otkrice i merenja CMB-a pomogla su u razumevanju nastanka kosmosa.

Da bi se neutrina detektovala potrebni su detektori ogromnih razmera. Kao sto sam vec pisala, obicno se koriste prirodni resursi, led na Antarktiku, ili voda u morima i okeanima. Ti eksperimenti koriste cinjenicu da u materijalima svetlost moze da se krece sporije od naelektrisanih cestica. Kad se npr elektron krece kroz materijal brze od svetlosti doci ce do zracenja elektromagnetne radijacije. Efekat se zove Cherenkov efekat. Naelektrisane cestice, uglavnom elektroni, mogu biti proizvedeni kad se neutrino krece kroz materijal. Led i voda su dobar izbor posto su prozirni pa je moguce meriti Cerenkovu radijacju. Ali i ti eksperimenti imaju granice, posto Cherenkovo svetlo na kraju moze biti apsorbovano. Umesto svetlosti mogu se koristiti radio talasi, posto mogu da putuju duze, samim tim omogucavaju koriscenje vecih (prirodnih) detektora.

Radio astronomija je prilicno razvijena, i njoj dugujemo otkrice raznih kosmickih objekata. Antene koje oni koriste su uperene prema nebu, osluskujuci signale iz vasione. (Vidi levo)

ANITA je svoje antene okrenula ka zemlji. Detektor koji se sastoji iz vise antena i elektronike (slika malo dole) zakacen je za balon koji onda leti preko Antarktika skupljajuci radio talase. ANITA koristi Askarijan efekat koji predvidja proizvodnju koherentnih radio talasa iz kaskade cestica koje nastaju kao posledica interakcije visoko energetskih neutrina. Najbolji materiljali za ovakve eksperimente su led (zato Antarktik), pesak, so. Sledeci uslov je da ta oblast bude "tiha", a Antarktik je najtisi deo na Zemlji

Prvi let obavljen je pretprosle zime. Detektor je zakacen za balon, sve to za kamion, i onda je kamion vukao balon. koji se punio gasom. Kad je bio napunjen, otkacen je i pusten da slobodno leti. Vise fotografija mogu se naci ovde.

Uspeli su da detektuju neke radio signale, vecinom iz stanica na Antarktiku ;), ali izolovano je i nekoliko koji mogu da budu posledica reakcije neutrina.