Çin’in güneyindeki Guangdong eyaletinde yıllardır yapımı süren Jiangmen Yeraltı Nötrino Gözlemevi (JUNO), 20.000 ton sıvı sintilatörün [görünmez parçacıkları görünür ışık sinyallerine dönüştüren dedektör malzemesi] doldurulmasının ardından resmi olarak salı günü faaliyete geçti. 

Dünyanın ilk ultra büyük ölçekli ve ultra yüksek hassasiyetli nötrino araştırma tesisi olarak kabul edilen JUNO, parçacık fiziğinin en büyük gizemlerinden biri olan nötrino kütle sıralamasını çözmeyi hedefliyor.

Çin devlet yayıncısı CCTV News’a göre, 10 yılı aşkın bir hazırlık ve inşaat sürecinin ardından JUNO artık operasyonel. Deneme çalışmaları sırasında toplanan ilk veriler, tesisin tasarım ölçütlerini karşıladığı ve hatta aştığını ortaya koydu. Bu başarı, bilim insanlarına güneşten, süpernovalardan, atmosferden ve Dünya’dan kaynaklanan nötrinoları inceleme olanağı sunarken, bilinmeyen fiziğin keşfi için de yeni kapılar açıyor.

Tesisin çekirdeğini, 44 metre derinliğinde bir havuza yerleştirilmiş dev bir akrilik küre oluşturuyor. 20.000 ton sıvı sintilatörle dolu bu küre, 20.000 büyük ve 25.000 küçük fotoçoğaltıcı tüple çevrili. Bu dev sistem, yaklaşık 53 kilometre mesafedeki Taishan ve Yangjiang nükleer santrallerinden gelen nötrinoları olağanüstü bir hassasiyetle tespit edebiliyor.

Nötrinolar: Evrenin hayalet parçacıkları

Elektriksel olarak nötr olan ve ışığa yakın hızlarda hareket eden nötrinolar, evrenin en gizemli parçacıklarından biri. Büyük Patlama’dan bu yana tüm evrene yayıldıkları, yıldızların nükleer reaksiyonlarından süpernova patlamalarına, nükleer reaktörlerden kayaların radyoaktif bozunmasına kadar pek çok süreçte rol aldıkları biliniyor. Ancak hangi nötrino türünün en hafif ve hangisinin en ağır olduğu hâlâ çözülememiş durumda. JUNO’nun temel hedeflerinden biri de bu sıralamayı belirlemek.

Projede 17 ülkeden 700 bilim insanı görev yapıyor

2015’te Çin Bilimler Akademisi (CAS) ile Guangdong hükümetinin öncülüğünde başlatılan projede 17 ülke ve bölgeden 74 araştırma kurumuna bağlı yaklaşık 700 bilim insanı görev yapıyor.

Tesisin en az 30 yıl boyunca veri toplaması bekleniyor. JUNO’nun ekibinin sözcüsü Wang Yifang, “JUNO’nun doldurma sürecinin tamamlanması ve veri toplamaya başlanması çığır açıcı bir ilerlemeyi işaret ediyor. Bu, dünyanın ilk operasyonel ultra büyük ölçekli ve ultra yüksek hassasiyetli nötrinoya adanmış büyük bilimsel tesisi olma özelliğini taşıyor ve bilim insanlarının maddenin ve evrenin doğası hakkındaki temel soruları ele almalarını sağlıyor. dedi.

Reuters’ın daha önceki bir haberine göre, JUNO projesi yalnızca bilimsel değil, aynı zamanda jeopolitik bir boyuta da sahip. ABD Enerji Bakanlığı, 2018-2019 yıllarında ulusal laboratuvarlara Çin ile iş birliği yapmamalarını emretti ve Fermilab gibi kurumlar JUNO’dan çekildi. Bunun yerine ABD, 3 milyar doları aşan maliyetlerle 2030’a doğru faaliyete geçmesi beklenen Derin Yeraltı Nötrino Deneyi (DUNE) projesine odaklandı.

Çin-ABD arasındaki gerilim, bilimsel iş birliğini de etkiledi. 1979’da imzalanan ikili bilim ve teknoloji anlaşmasının 2024’te sona ermesi, araştırmalarda tekrarlara ve fırsat kayıplarına yol açtı. Buna rağmen JUNO, Fransa, Almanya, İtalya, Rusya ve Tayvan gibi pek çok ülke ve bölgeden bilim insanlarının iş birliğiyle yürütülüyor.

Veri güvenliği ve küresel iş birliği

JUNO’nun müdür yardımcısı Cao Jun, dedektörün kaydettiği verilerin anında Pekin’e ve eşzamanlı olarak Rusya, Fransa ve İtalya’daki merkezlere aktarılacağını belirtti. Çin’de 2021’de yürürlüğe giren ulusal güvenlik yasaları veri bütünlüğüne dair endişeler yaratmış olsa da, proje yetkilileri titiz protokoller uygulandığını söylüyor.

Bilimde yeni yarış

JUNO, şu anda nötrino kütle hiyerarşisini belirleme konusunda dünyanın en iddialı projesi konumunda. ABD’nin DUNE’u en erken 2030’da faaliyete geçebilecek. Çinli bilim insanları, bu fark sayesinde önceliğin kendilerinde olacağına inanıyor.

Kaynaklar: Global Times - Reuters

Nötrino nedir?

Nötrino, evrenin en gizemli parçacıklarından biridir. Elektron gibi “lepton” ailesine ait olan bu parçacıklar elektriksel olarak nötrdür, yani yük taşımazlar. Bu nedenle maddeyle neredeyse hiç etkileşmezler. Kütleleri vardır ancak son derece küçüktür; uzun süre sıfır kütleli oldukları sanılsa da bugün yalnızca çok hafif oldukları bilinmektedir. Işığa yakın hızlarda hareket ettikleri için “hayalet parçacık” olarak anılırlar.

Nötrinoların üç çeşidi bulunur: Elektron, müon ve tau nötrinoları. Üstelik yolculuk sırasında birbirine dönüşebilirler; bu olguya “salınım” denir. Nötrinolar, Güneş’in çekirdeğindeki nükleer tepkimelerden, süpernova patlamalarından, nükleer reaktörlerden, Dünya’nın içindeki radyoaktif bozunmalardan ve atmosferdeki kozmik ışın çarpışmalarından açığa çıkarlar.

Her ne kadar nötrinolar sıradan maddenin yapıtaşlarını oluşturmasalar da, evrenin her köşesinde bulunurlar. Her santimetreküplük uzayda Büyük Patlama’dan kalan yüzlerce nötrino yer alırken, Güneş’ten çıkan ışınlarla her saniye trilyonlarca nötrino gözümüze ulaşır. Her saniye trilyonlarca nötrino insan vücudundan da geçer ama biz bunu fark etmeyiz; çünkü onlarla etkileşime girme olasılığı son derece düşüktür.