Yerin iki km altında tarihi keşfi: Güneş nötrinoları ve karbon etkileşimi

Kanada’daki SNO+ dedektörü, bilim tarihinde ilk kez güneş nötrinoları ile karbon arasındaki nadir bir etkileşimi kaydetti. Uluslararası ekip tarafından yürütülen çalışma, düşük enerjili nötrinoların madde içindeki davranışını anlamak adına kritik bir adım olarak nitelendiriliyor.

Evrenin en gizemli parçacıkları arasında yer alan ve maddeyle neredeyse hiç etkileşime girmeyen nötrinolar üzerinde yapılan araştırmalarda önemli bir kilometre taşı geride bırakıldı. Kanada’nın Sudbury kentinde, yerin 2 kilometre altında bulunan SNOLAB tesisindeki SNO+ dedektörünü kullanan uluslararası bir ekip, zorlu bir sinyali yakalamayı başardı.Oxford Üniversitesi liderliğindeki araştırmacılar, bir yıldan fazla süren veri toplama sürecinin ardından, güneş nötrinolarının Karbon-13 izotopu ile girdiği nadir etkileşimi belgeledi. Bu keşif, nükleer süreçlerin ve evrenin yapısının anlaşılmasında yeni kapılar aralıyor.YERİN 2 KİLOMETRE ALTINDA HASSAS TESPİTDeneyin yerin 2 kilometre (1,24 mil) derinliğinde gerçekleştirilmesi, dedektörün kozmik ışınlardan ve arka plan gürültüsünden korunmasını sağladı. Bu yalıtım, nötrinoların atom çekirdeklerine çarptığında ürettiği son derece zayıf sinyallerin izole edilmesine olanak tanıdı.SNO+ ekibi, dedektörün sıvı sintilatöründe bulunan nadir bir karbon türü olan Karbon-13 ile etkileşimlere odaklandı. Süreç, yüksek enerjili bir güneş nötrinosunun Karbon-13'e çarparak atomu Nitrojen-13'e dönüştürmesiyle gerçekleşiyor. Yaklaşık 10 dakika sonra bozunan bu yeni çekirdek, araştırmacıların "gecikmeli tesadüf tekniği" ile tespit ettiği iki ayrı flaş üretiyor.BEKLENEN VERİLERLE ÖRTÜŞEN BAŞARIMayıs 2022'den Haziran 2023'e kadar süren analizlerde, 231 gün boyunca bu türde 5,6 olay tespit edildi. Bu rakamın, teorik olarak beklenen 4,7 güneş nötrino olayıyla tutarlı olması, reaksiyonun doğruluğunu kanıtladı.Oxford Üniversitesi’nden baş yazar Gulliver Milton, tespitin önemini şu sözlerle vurguladı: "Bu etkileşimi yakalamak olağanüstü bir başarıdır. Karbon izotopunun nadir olmasına rağmen, Güneş'in çekirdeğinde doğan ve dedektörümüze ulaşmak için çok uzak mesafeler kat eden nötrinolarla etkileşimini gözlemleyebildik."NOBEL ÖDÜLLÜ MİRASIN DEVAMIÇalışma, daha önce nötrinoların tür değiştirdiğini kanıtlayarak 2015 Nobel Fizik Ödülü’ne giden yolu açan SNO deneyinin mirası üzerine inşa edildi. Ortak yazar Profesör Steven Biller, güneş nötrinolarının artık nadir atomik reaksiyonlar için bir "test ışını" olarak kullanılabileceğini belirtti.SNOLAB Bilim İnsanı Dr. Christine Kraus ise sonuçların, Karbon-13 çekirdekleri üzerindeki nötrino etkileşimlerinin bugüne kadarki en düşük enerji gözlemi olduğunu ifade etti. Kraus, "Bu çalışma, ortaya çıkan Nitrojen-13 çekirdeğinin temel durumu için ilk doğrudan kesit ölçümünü sağlıyor" dedi.Uzmanlar, bu başarının gelecekteki dedektör tasarımlarına rehberlik edeceğini ve hayalet parçacıkların evreni nasıl şekillendirdiğini anlamada yeni fırsatlar sunacağını belirtiyor.