Taksony, Ilma, Filoména2020. november 29., vasárnap
Föld

Déli sarki fúrás az űr felé

2006.01.17.Admin
National Geographic Magyarország

Sok érdekes dolog történik mostanság az Antarktisz belsejében, így a Déli Sarkon működő Amundsen-Scott nemzetközi kutatóállomáson is. A tiszta levegő, a zavartalan hosszú sötét periódusok, az időjárás és a buborékmentes, mély jég tökéletes hellyé varázsolja az Antarktiszi jégkupolát az univerzum tanulmányozására is.

Az Amudsen-Scott állomás kutatói többek között az eget is pásztázzák távoli bolygók, barna törpék, gamma sugarak, blazárok (aktív galaxismagok), sötét anyag és az ősrobbanás háttérzaja után kutatva. Ennek megkönnyítésére hozták létre több nemzet számos egyetemének és kutatóintézetének részvételével az Antarktiszi Müon és Neutrino Érzékelő távcsövet (Antarctic Muon and Neutrino Detecting Array – AMANDA) és annak kiegészítéseként a Jégkocka (IceCube) programot.

Az AMANDA teleszkóp

Az AMANDA teleszkóp az Univerzum születésének nyomait fürkészi a jégkupola alatt. A teleszkóp lényegében egy bowling golyó méretű üveggömbökbe burkolt optikai modulokból álló szenzorsor, amelyet 2000 méter mélyen, a kristálytiszta, -50 °C fokos jégbe fagyva működik.

A mélytengeri kutatásoknál is használt szuper-erős üvegburkolat célja, hogy megvédje a belsejében elhelyezett detektorokat a ránehezedő jég nyomásától. A 2 km mély lyukakat forró víz segítségével fúrták az antarktiszi jégkupolában. A fúrás során használt nagyteljesítményű “zuhanyfej” lejuttatásához csak a Föld erejét vették igénybe. A fúrófejet ugyanis a gravitáció “húzta” a mélybe, így a furat szinte tökéletesen függőleges. Az 50 cm átmérőjű deponáló aknák elkészültével három nap állt a tudósok rendelkezésére, hogy leeresszék az “üveglabdákat” és a felszínre kivezető elektromos vezetékeket és üvegszálas kábeleket. A jégbe fúrt aknák befagyásával a teleszkóp működőképes.

Az AMANDA távcső bowling labda nagyságú optikai modulokból álló hálózatát 1997-ben hozták működésbe. Az optikai modulok elektromos kábelekkel sorba rendezve egy 500 méter magas és 120 méter átmérőjű hengert alkotnak, amelynek a hasznos teleszkóp-mérete így 10.000 négyzetmétert tett ki.

A születés kék villanása

Az üvegmodulok működés közben begyűjtik azt a gyenge és gyorsan tovatűnő fényvillanást, amely akkor képződik, amikor egy neutrínó véletlenszerűen beleütközik egy másik részecskébe (Cserenkov-sugárzás). Ezt az anyagban fellépő fényhatás jelenséget – ami akkor jön létre, amikor az anyagon gyorsabb részecske halad át, mint ahogyan az anyagban a fény terjed – Pavel Alexejevics Cserenkov fedezte fel 1934-ben, elméleti magyarázatát pedig Igor Jevgenyevics Tamm és Ilja Mihajlovics Frank adta. Felfedezésükért 1959-ben fizikai Nobel-díjat kaptak.

A neutrínók számos forrásból eredhetnek. Az emberi tevékenység atomerőművekben, illetve részecskegyorsítókban állít elő neutrínót. Hasonlóan sok neutrínó termelődik az atomrobbantásoknál is. Földünk belsejében lévő radioaktív anyagok béta-bomlása során szintén keletkeznek neutrínók. Légköri neutrínók a légkör atommagjainak és a kozmikus sugárzás ütközése során keletkeznek a sztratoszférában, a felszabaduló Cserenkov-sugárzást pedig arra használhatjuk fel, hogy meghatározzuk a kozmikus sugárzás intenzitását és forrását. A Nap-neutrínók a csillagok energiáját adó atommagfúzió során keletkeznek. A kozmológiai jelenségek közül pedig egyebek mellett a szupernóvarobbanás fontos végtermékei a neutrínók, ahol a szupernóva energiájának nagy része neutrínó-kitörés formájában távozik. (Erre az első bizonyítékot az 1987A szupernóva szolgáltatta 1987-ben, amelynek bekövetkeztére már a vizuális észlelése előtt számítottak a szupernóva kimutatható neutrínó-kibocsátására alapozva. Ezt tekintik a neutrínó-csillagászat születésének is.) Feltételezik, hogy ezen kívül más forrása is lehet a neutrínónak, például neutroncsillagok ütközése.

A napokban két újabb lyukat fúrtak az antarktiszi jégkupolába azzal a céllal, hogy az “AMANDA” programot kiegészítő IceCube teleszkóp részeként további neutrínó érzékelőket süllyesszenek a jégbe, 2 kilométeres mélységbe.

A neutrínók kutatásának jelentőségével kapcsolatosan Robert Morse, a Wisconsini Egyetem fizika professzora és az AMANDA projekt kutatásvezetője megjegyezte, hogy – “az összes nagy energiájú részecske közül csak a neutrínók tudnak közvetlenül csillagászati információt szállítani a világegyetem pereméről.”

A Vavilov-Cserenkov-hatásnak nevezett jelenség sugárzását a részecskék regisztrálására használják az úgynevezett Cserenkov-számlálókban. Hasonló módszert használnak olyan óriási neutrínó detektorokban, mint amilyen a Super-Kamiokande. (A Super-Kamiokande berendezés Japánban, Kamioka városa közelében, egy hegy gyomrában található. A 22.500 köbméteres, ultratiszta vízzel telt rozsdamentes acéltartály, amelyet 11.146 nagyfelületű fotoelektron-sokszorozó figyeli, összesen mintegy 4000 m2 katódfelülettel. Ezt a detektort 600 m földréteg mellett egy 4, 7 m vastag külső Cserenkov-detektor védi a kívülről jövő sugárzás zavaró hatásától, a külső árnyékoló detektorban további 1.885 kifelé néző fotoelektron-sokszorozó figyeli a fő detektorba kívülről behatoló, valamint az azt elhagyó részecskéket.)

Neutrínó detektorok a világban

A többi híres neutrínó detektor is ilyen “egzotikus” helyen van: például Hawaii partjai előtt 4 km mélyen a tengerben, a Bajkál-tóban 1 km mélységben, elhagyott bányákban és a Gran Sasso hegy alatt átmenő autópálya alagútban. A helyszín megválasztása nem véletlen. A neutrinó rendkívüli áthatolóképességű, az anyaggal alig lép kölcsönhatásba, tehát a Föld mélyéig is könnyedén eljut. Ebben a mélységekben azonban a kozmikus sugárzás többi összetevője már elég jól kiszűrhető. Ez játszott szerepet az Antarktisz kiválasztásánál is, mivel a jégnek kicsi a természetes sugárzása, emellett nagyobb mélységben a nyomás miatt gyakorlatilag buborékmentes a jég.

 Az Amanada projekt a felszínről

Az Amanada projekt a felszínről

A neutrínók észleléséhez az AMANDA kutatói a jégben elhelyezet érzékelők láncolatát használják. A fényjelenséget megsokszorozó műszerek lényegében nem látják a neutrínókat. Arra lettek ugyanis kitalálva, hogy azt a fényt lássák, amit a neutrínó és a fagyott vízben lévő hidrogén vagy oxigén kölcsönhatásakor létrejövő szubatomi részecskék, a müonok bocsátanak ki villanásnyi “életük” során, a másodperc kétszáz milliomod része alatt.

A több érzékelőből nyert információk alapján az AMANDA kutatói remélik, hogy megtudhatják, honnan ered a neutrínó és miféle kozmikus motor indította útjára.

Kapcsolódó anyagok angol nyelven:

  • Déli sarki fúrás
  • Az AMANDA projekt

  • Hozzászólások

    Meghatározták az Európából száműzendő inváziós fajok listáját

    Meghatározták az Európából száműzendő inváziós fajok listáját

    Egyes veszélyt jelentő fajok még nem érkeztek meg a kontinensre, de a jövőben várhatóak - tette közzé a hírt az MTI.

    A vándorló fajok rövidebb ideig élnek

    A vándorló fajok rövidebb ideig élnek

    A vándorló madár- és emlősfajoknak rövidebb az élettartamuk, mint „otthonülő" társaiknak, ám ezt azzal kompenzálják, hogy ez alatt a rövid idő alatt sok utódot hoznak világra - tette közzé a hírt az MTI.

    Már a Csomolungma sincs biztonságban a mikroműanyagoktól

    Már a Csomolungma sincs biztonságban a mikroműanyagoktól

    Ennél magasabban még nem mutatták ki a szennyezést.

    A Föld hűtésével menthetjük meg a bolygót?

    A Föld hűtésével menthetjük meg a bolygót?

    Korábban több szakértő is felvetette, hogy légköri mérnöki beavatkozással győzhetnénk le a klímaváltozást.

    Egyre nagyobb veszélyt jelent a tengeri állatokra a műanyag

    Egyre nagyobb veszélyt jelent a tengeri állatokra a műanyag

    Nagy fenyegetést jelent a veszélyeztetett tengeri emlősökre és teknősökre az Egyesült Államok körüli vizek műanyag-szennyezettsége - olvasható az MTI hírei között.

    National Geographic 2020. novemberi címlap

    Előfizetés

    A nyomtatott magazinra,
    12 hónapra

    9 960 Ft

    Korábbi számok

    National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

    Hírlevél feliratkozás

    Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

    Kövess minket