Japanskt superteleskop löser neutrinernas gåta

I flera decennier har forskarna stått svarslösa inför problemet med solneutrinerna (se F&F 1/95). De som kommer till jorden är nämligen alldeles för få i jämförelse med hur många som borde produceras i kärnreaktionerna inuti solen.

Bara ungefär hälften av de neutriner som lämnar solen har man hittills lyckats spåra på jorden, vilket brytt många hjärnor. Antingen förstår inte fysikerna riktigt hur energi produceras inne i stjärnorna eller så har neutrinerna egenskaper som är okända för forskarna.

Nu kommer världens största neutrinoteleskop, Super Kamiokande i Japan, med de första signalerna om vad som kan vara neutrinernas hemlighet. Det är sedan länge känt att neutrinerna finns i tre varianter: elektron-, myon- och tauneutriner. Inuti solen produceras elektronneutriner. Men när en elektronneutrino lämnar solen verkar den hinna byta skepnad på vägen mot jorden och anländer som till exempel en myonneutrino. Möjligen tyder de nya resultaten på att det också finns en fjärde och hittills oupptäckt neutrino, vilket ställer de flesta fysikmodeller för materiens uppbyggnad på ända.

Genom jorden passerar miljarder neutriner varje sekund, men bara några få fångas upp av detektorerna. Därför måste man tålmodigt vänta med slutsatserna tills tillräcklig mängd data har samlats. Enligt Lars Bergström på Fysikum vid Stockholms universitet borde man under 1998 få en klarare bild av resultaten.

Neutrinoteleskopet Super Kamiokande är egentligen en jättetank, 40 meter hög och lika bred, fylld med 50 000 ton mycket rent vatten. På väggarna, i bottnen och i taket har man placerat 13 000 fotodetektorer som ska upptäcka, förstärka och mäta mycket svaga ljusblixtar i det rena vattnet. Varje gång en neutrino krockar med en elektron i någon vattenmolekyl sänder elektronen ut en svag blå ljusblixt, så kallad Cherenkovstrålning, som någon av fotodetektorerna i tankens väggar noterar.

Man kan även mäta energin i de inkommande neutrinerna och varifrån i rymden de kommer. Det finns andra källor till neutriner i rymden än stjärnorna, och med Super Kamiokande hoppas man bland annat kunna utforska neutronstjärnor, supernovor och svarta hål.

Super Kamiokande byggdes under marken inuti en gammal zinkgruva i ett bergigt område 25 mil nordväst om Tokyo. Bergen ska avskärma teleskopet från oönskad kosmisk strålning uppifrån. Partiklarna kommer in i detektorn nerifrån, efter att ha passerat hela jordklotet som filter.