Välähdys paljastaa neutriinon
Japanissa rakennetaan Hyper-kamiokande-ilmaisinta hylättyyn sinkkikaivokseen Nijugoyama-vuoreen. Ilmaisimessa on 60-metrinen vesisäiliö, jonka halkaisija on 74 metriä. Maapallon läpi viilettävän neutriinon toivotaan törmäävän säiliössä vesimolekyyliin. Jos näin käy, syntyy valonpilkahdus, joka kertoo, mistä neutriinosta on kyse ja mistä se tulee.
Galaksissa Linnunradan naapurustossa jättiläistähti päättää päivänsä supernovaräjähdyksessä. Kuolleen tähden ytimestä leviää avaruuteen 1057 neutriinoksi kutsuttua alkeishiukkasta. Luvussa on siis ykkönen ja 57 nollaa. Ennen pitkää neutriinot leviävät kaikkialle maailmankaikkeuteen. Parhaillaan jokunen niistä sujahtaa sinun lävitsesi.
Aurinkokunnassa vilisee neutriinoja, joita syntyy tähtien ydinreaktioissa. Neutriinot kuitenkaan näy eivätkä tunnu, sillä ne läpäisevät jälkeä jättämättä tähdet, planeetat ja kaiken aineen, joka niiden tielle osuu.
Nyt Japanissa ollaan virittämässä ansaa neutriinoille. Vuoren sisään kaivetaan tilaa Hyper-kamiokandelle. Se on neutriinoilmaisin, jonka ydin on 60 metriä korkea vesisäiliö. Säiliöön pannaan 258 miljoonaa litraa äärimmäisen puhdasta vettä ja odotellaan, että neutriinot törmäisivät vesimolekyyleihin.
Yhdysvalloissa rakennetaan neutriinoilmaisinta puolentoista kilometrin syvyyteen vanhaan kultakaivokseen Etelä-dakotassa.duneksi (Deep Underground Neutrino Experiment, syvä maanalainen neutriinokoe) ristitty ilmaisin eroaa japanilaiskollegastaan sikäli, että siinä ei ole vesisäiliötä. Sen sijaan neutriinojen toivotaan osuvan nestemäiseen jalokaasuun argoniin.
Molemmilla ilmaisimilla on sama tehtävä. Ne etsivät vastausta kysymykseen, miksi maailmankaikkeudessa on ainetta. Nykyisten fysiikan teorioiden mukaan aineen ja antiaineen olisi pitänyt kumota toisensa maailmankaikkeuden syntyessä. Neutriinot voivat ehkä auttaa selvittämään, miksi aine voitti antiaineen ja aineesta on voinut syntyä tähtiä, planeettoja ja ihmisiä.
Aine päihitti antiaineen
Albert Einstein päätteli aikoinaan, että aine ja energia ovat saman asian kaksi eri puolta. Energia voi muuttua aineeksi ja aine energiaksi. Tämän hän kuvasi kuuluisalla yhtälöllä E = mc², jossa E on energia, m massa ja c on valon nopeus. Alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeudessa oli paljon energiaa, josta saattoi syntyä ainetta. Ongelma on vain se, että fysiikan lakien mukaan jokaista ainehiukkasta kohti syntyi myös antiainehiukkanen.
Tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että jokaista ainehiukkasta kohti on antiainehiukkanen, jolla on sama massa mutta vastakeivät
Törmäys tuottaa valokeilan
Kun neutriino – tai antineutriino – törmää atomiytimeen vesimolekyylissä, syntyy sähköisesti varautunut hiukkanen – elektroni, myoni tai tau – joka etenee vedessä kovaa vauhtia. Mennessään hiukkanen säteilee heikkoa sinertävää valoa, niin sanottua Tsherenkovin säteilyä, joka leviää keilamaisesti.
Anturi havaitsee neutriinon törmäyksen valon
Vesisäiliön seinämissä on 40 000 äärimmäisen herkkää valoanturia. Kunkin anturin läpimitta on 50 senttiä. Anturien elektroniikka muuttaa heikoimmankin valonpilkahduksen mitattavaksi sähköiseksi signaaliksi. Signaaleja analysoimalla voidaan päätellä, minkälainen neutriino valon on tuottanut.
Hiukkaskiihdytin tuottaa neutriinoja
Fermilabin hiukkaskiihdyttimessä annetaan protoneille huima vauhti ja törmäytetään ne grafiittiatomien kanssa. Törmäyksessä syntyy uusia hiukkasia, joista osa hajoaa neutriinoiksi. Fermilabista sinkoaa joka sekunti biljoonia myonin ja antimyonin neutriinoja Dune-ilmaisimen suuntaan.
Elektronit etsiytyvät kohti positiivisia elektrodeja
Negatiivisesti varautuneet elektronit hakeutuvat kohti kryostaatin positiivisia elektrodeja. Elektronien määrä ja suunta kertovat, minkä tyyppisen neutriinon törmäys ne on synnyttänyt. Jos ilmaisin havaitsee enemmän neutriinoja kuin antineutriinoja, tutkijat ehkä pääsevät jyvälle siitä, miksi ainetta on olemassa.
Silmien pitää räpsyä
Deepfake tehdään liittämällä yhteen monta kuvaa ja videota mahdollisimman uskottavaksi kokonaisuudeksi. Toisinaan silmät eivät näytä katsojasta täysin luonnolliselta: ne saattavat esimerkiksi katsoa äkkiä pois kamerasta tai videolla esiintyvä henkilö ei näytä koskaan räpäyttävän silmiään. Obama-videolla tällaiset virheet on korjattu.