Neutrin w naszym bezpośrednim otoczeniu jest naprawdę mnóstwo. Szacuje się, że przez każdy centymetr kwadratowy powierzchni Ziemi w każdej sekundzie przelatuje ich około 60 miliardów. Cząstki te pochodzą z naprawdę fascynujących miejsc we wszechświecie. Niektóre powstają bezpośrednio w centrum Słońca, inne docierające do Ziemi powstały w eksplozjach supernowych, w centrach aktywnych jąder galaktycznych, a część zapewne także w Wielkim Wybuchu. Dzięki temu, że niechętnie wchodzą one w interakcje z materią międzygwiezdną, często to właśnie neutrina wyemitowane w jakiejś odległej eksplozji docierają do Ziemi jako pierwsze, a dopiero po nich dociera do nas światło.
Warto jednak zauważyć, że mamy także lokalnie powstałe neutrina, których źródłem jest np. rozpad radioaktywnych pierwiastków pod powierzchnią Ziemi, reaktory jądrowe czy w końcu akceleratory cząstek. Wystarczy tutaj wspomnieć neutrina powstałe w Wielkim Zderzaczu Hadronów i zarejestrowane przez jeden z pobocznych eksperymentów.
Czytaj także: Odkryto nietypową cząstkę elementarną. Takiego neutrina nigdy wcześniej nie widzieliśmy
Badając neutrina fizycy i astronomowie przede wszystkim chcą odkrywać ich źródło i procesy, w których powstały. Wszak, jeżeli neutrina powstają we wnętrzu gwiazdy, np. Słońca, to tak naprawdę są one jedynym bezpośrednim świadkiem tego, co się we wnętrzu Słońca dzieje. Żadna inna cząstka nie jest w stanie bezpośrednio nam tego opowiedzieć.
Obserwowanie neutrin to spore wyzwanie
Z uwagi na to, że neutrina nie wchodzą praktycznie wcale w interakcje z materią, mogą przemknąć tysiące lat świetlnych niewzruszone przez gaz czy pył międzygwiezdny. Więcej, gdy neutrino uderza w Ziemię, to przelatuje przez nią i leci dalej. Gdy jednak już dojdzie do jakiejś interakcji, to samej cząstce nic się nie dzieje, ale takie spotkanie pozostawia po sobie reakcje lub nowe cząstki, które już da się wykryć. Dobrym przykładem może być np. wychwyt neutrina przez tetrachloroetylen, środek normalnie stosowany do suchego prania chemicznego. Kiedy neutrino uderzy w atom chloru 37 w zbiorniku wypełnionym tym związkiem, zamienia go w atom argonu 37 i dopiero tę zmianę są w stanie zauważyć detektory.
Czytaj także: Naukowcy szukali neutrina sterylnego. Zamiast niego znaleźli ślady nieznanych praw fizyki
Z uwagi na to, że dochodzi do tego niezwykle rzadko, mimo tego, że samych neutrin przelatujących przez Ziemię jest bardzo dużo, i tak trzeba potężnego detektora o dużej powierzchni, aby zarejestrować choć kilka z nich.
Tutaj można wskazać alternatywną metodę poszukiwania neutrin. Potężne zbiorniki wypełnione wodą, ciężką wodą czy też lodem. Kiedy naładowana cząstka taka jak neutrino przelatuje przez taki detektor, generuje szczególny rodzaj promieniowania, tak zwane promieniowanie Czerenkowa. Wystarczy zatem zbudować duży zbiornik tego typu, umieścić wokół niego tysiące detektorów promieniowania i można czekać na neutrina. Problem w tym, że taki detektor należy odgrodzić od innych rodzajów lokalnego promieniowania. Z tego też powodu detektory promieniowania Czerenkowa budowane są głęboko pod Ziemią lub np. na dnie głębokich zbiorników wodnych. Nic zatem dziwnego, że największe detektory na Ziemi znajdziemy na Antarktydzie (IceCube), na dnie Jeziora Bajkał, czy w końcu na dnie Morza Śródziemnego.
Chiny budują nowy, gigantyczny detektor neutrin
Zespół chińskich naukowców planuje zbudować największy jak dotąd detektor neutrin na świecie. Według przedstawicieli Chińskiej Akademii Nauk mowa tutaj o detektorze o objętości 30 kilometrów kwadratowych wyposażonym w ponad 55 000 czujników optycznych zawieszonych na ponad dwóch tysiącach przewodów. Głównym zadaniem nowego obserwatorium będzie wykrywanie wysokoenergetycznych neutrin, które mogą być związane bezpośrednio z promieniami kosmicznymi, czyli energetycznymi cząstkami, które bezustannie bombardują Ziemię. Naukowcy podejrzewają, że neutrina, promienie kosmiczne oraz promieniowanie gamma mogą mieć wspólne pochodzenie. Aby jednak to potwierdzić, trzeba zarejestrować wszystkie te cząstki jednocześnie docierające do nas z tego samego źródła. Nowy detektor ma szansę tego dokonać, gdy już wejdzie do służby. Na to jednak trzeba jeszcze trochę poczekać. Aktualnie trwają bowiem pierwsze testy detektora prowadzone na głębokości ponad 1800 metrów pod powierzchnią wody.