Super-Kamiokande

Super-Kamiokande, o Super-K, és un observatori de neutrins localisat en Japó. L'observatori va ser dissenyat per a estudiar els neutrins solars i atmosfèrics, i per a detectar el decaiguda de protones i neutrins provinents de supernovas en qualsevol part de la nostra galàxia.

El Super-K està localisat a 1000 m baix terra en la mina de Mozumi, propietat de la companyia Kamioka Mining and Smelting Co. en la ciutat d'Hida (antigament coneguda com Kamioka), en Gifu, Japó. El mateix consistix de 50.000 tonellades d'aigua pura rodejades per prop d'11.000 tubos fotomultiplicadors. L'estructura cilíndrica té 40 m d'alt i 40 m d'ample.

L'interacció d'un neutrí en els electrons o els núcleus d'aigua pot produir una partícula que es mou més ràpit que la velocitat de la llum en l'aigua (encara que, està clar, més llentament que la velocitat de la llum en el buit). Açò crea un con de llum a causa de la radiació de Cherenkov, l'equivalent òptic d'una barrera del sò. El patró característic d'este centelleig proveïx informació sobre la direcció i, en el cas dels neutrins atmosfèrics, la classe de neutrí que aplega. La diferència en el temps que s'experimenta entre l'arribada a la paret del detector de la part superior del con i l'inferior pot usar-se per a calcular la direcció en la que s'aproxima la partícula; quant més gran siga la diferència, major serà l'àngul del horisontal de la trayectòria de la partícula. El tipo de partícula pot inferirse depenent de la nitidea de la vora del con. Un muon penetra fàcilment, tal que rarament interactua en l'aigua, per lo que produïx un con ben definit. Un electró regularment interactuarà, causant pluges de partícules adicionals i, per això, es detectarà un con més borroso.

Història

La construcció de l'Observatori Subterràneu de Kamioka, el predecessor de l'actual Observatori de Kamioka (Institut per a l'Investigació de Rajos Còsmics, Universitat de Tòquio) va començar en 1982 i va concloure en abril de 1983. El seu propòsit va ser la detecció del decaiguda de protones, una de les interrogants fonamentals de la física de partícules elementals. El detector, cridat KamiokaNDE (Kamioka Nucleon Decay Experiment), era un tanc que contenia 3000 tonellades d'aigua pura i uns 1000 tubos fotomultiplicadores acoplats a la superfície interna. Tenia un tamany de 16,0 m d'altura per 15,6 m de diàmetro. En 1985, es va actualisar el detector per a conseguir que observara neutrins solars. Com a resultat d'això (KamiokaNDE-II), el detector va ser suficientment sensible com per a detectar els neutrins provinents de l'explosió d'una supernova observada en la Gran Núvol de Magallanes en febrer de 1987. Neutrís provinents del Sol varen ser detectats en 1988, lo que va ajudar a alvançar en les investigacions sobre astronomia i astrofísica de neutrins. La capacitat de l'experiment Kamiokande per a detectar la direcció dels electrons produïts en l'interacció dels neutrins solars va permetre als investigadors demostrar, per primera volta, que el Sol, verdaderament, produïx neutrins.

A pesar de l'èxit en l'observació de neutrins, Kamiokande no va detectar el decaiguda de protones, el seu primer objectiu. Era necessària major sensibilitat per a observar neutrins en una precisió estadística més confiable. Açò va conduir a la construcció del Super-Kamiokande, en un volum dèu voltes major que l'inicial i onze voltes més tubos fotomultiplicadores que el Kamiokande. Super-Kamiokande va iniciar les seues observacions en 1996.

La Colaboració Super-Kamiokande va anunciar la primera evidència d'oscilacions de neutrins en 1998, consistent en la teoria de que els neutrins no tenen massa nula (aun cuando el valor siga molt chicotet). Fins a llavors, tota l'evidència observacional apuntaven a que els neutrins no tenien massa, encara que els teòrics havien especulat lo contrari per molts anys.

El 12 de novembre de 2001, varis mils de tubos fotomultiplicadores del detector Super-Kamiokande implosionaron en una aparent reacció en cadena (les ones de pressió de cada tubo que implosionaba varen ser quebrant els tubos contigus). El detector ha segut parcialment reparat, redistribuint el restant dels tubos fotomultiplicadores i afegint-los un escut protector d'acrílic, en l'esperança de que açò impedixca un atre desperfecte del mateix tipo (SuperKamiokande-II).

En juliol de 2005, es varen començar les preparacions per a restaurar el detector a la seua forma original, reinstalando uns 6.000 tubos fotomultiplicadores. Es va completar en juny de 2006 (SuperKamiokande-III).

Vore també

Masatoshi Koshiba
Supernova 1987A
Problema dels neutrins solars
Observatori de Neutrins de Sudbury
IceCube

Enllaços externs

Pàgina oficial del Super-Kamiokande (en japonés).
Pàgina del Super-Kamiokande 

• Archivat el 24 de març de 2021 archivat en Wayback Machine. (en anglés).

Detalls sobre l'accident del 12 de novembre de 2001 [1] archivat en Wayback Machine. (en anglés).
NovaCiencia: Busquen forats negres en l'atmòsfera
Artículs i colaboracions del Súper-Kamiokande [2] archivat en Wayback Machine..