Nobeli preemia pälvinud teadlane kasutab universumi uurimiseks Antarktika jääd

Francis Halzen pälvis Nobeli füüsikapreemia otsustava panuse eest IceCube’i neutriinoobservatooriumi rajamisse ning astrofüüsikalist päritolu suure energiaga neutriinode avastamisse.

Neutriinosid nimetatakse mõnikord „kummitusosakesteks“, sest need reageerivad ainega äärmiselt harva. Neid liigub tohutul hulgal läbi Maa ja ka meie keha, ilma et me seda märkaksime.

Just see omadus muudab neutriinode avastamise erakordselt keeruliseks, kuid samal ajal teadlaste jaoks väga väärtuslikuks.

Teleskoop on peidetud Antarktika jäässe

IceCube ei näe välja nagu tavaline teleskoop. Observatoorium asub lõunapoolusel ning kasutab detektorina umbes kuupkilomeetrit Antarktika jääd.

Sügavale jää sisse on paigutatud tuhanded valgustundlikud sensorid. Enamik neutriinosid liigub jääst läbi midagi tegemata, kuid väga harva põrkab neutriino kokku jääs oleva aatomituumaga.

Sellise kokkupõrke tagajärjel tekivad laetud osakesed, mis võivad jääs tekitada nõrga sinaka valgussähvatuse. IceCube’i sensorid registreerivad selle valguse ning teadlased saavad selle põhjal uurida neutriino energiat ja saabumissuunda.

Idee sündis juba 1980. aastatel

Halzen hakkas lõunapoolusele rajatava suure neutriinodetektori ideed arendama juba 1980. aastate lõpus.

Alguses polnud sugugi kindel, et nii ambitsioonikas projekt tööle hakkab. IceCube’i ehitamine tähendas sensorite paigutamist rohkem kui kilomeetri sügavusele Antarktika jäässe ning projekt nõudis aastatepikkust rahvusvahelist koostööd.

Hiljem tõestas observatoorium, et kosmosest on võimalik tuvastada erakordselt suure energiaga neutriinosid.

Halzen ise tunnistas pärast Nobeli preemia väljakuulutamist, et projekti alguses ei olnud isegi tema kindel, kui hästi idee tegelikkuses tööle hakkab.

Miks on neutriinod nii olulised?

Tavapärane astronoomia uurib universumit suuresti elektromagnetkiirguse ehk näiteks nähtava valguse, raadiolainete, röntgen- ja gammakiirguse abil.

Neutriinod annavad teadlastele teistsuguse võimaluse.

Kuna need reageerivad ainega väga vähe, võivad nad liikuda läbi keskkondade, kust valgus läbi ei pääse. Samuti ei ole neutriinodel elektrilaengut, mistõttu kosmilised magnetväljad nende liikumissuunda ei painuta.

Seetõttu võivad suure energiaga neutriinod kanda Maale teavet universumi kõige võimsamate ja äärmuslikumate protsesside kohta.

Teadlased loodavad nende abil paremini mõista näiteks kosmiliste kiirte päritolu ning seda, mis toimub universumi erakordselt energiarikastes objektides ja sündmustes.

Uus viis universumit vaadata

IceCube’i tähtsus ei seisne ainult üksikute osakeste avastamises. Observatoorium aitas kujundada neutriinoastronoomiast uue viisi universumi uurimiseks.

Kui traditsioonilised teleskoobid vaatavad taevasse ja püüavad valgust, siis IceCube jälgib jää sees tekkivaid imepisikesi valgussähvatusi.

Nobeli komitee tunnustaski Halzeni teaduslikku visiooni ja juhtivat rolli observatooriumi loomisel ning suure energiaga kosmiliste neutriinode avastamisel.

IceCube näitab, et universumi uurimiseks ei pea tingimata vaatama tähtede poole – mõnikord tuleb selleks vaadata hoopis sügavale Antarktika jää sisse.