Svenska forskare vill mäta neutriner med hjälp av månen
Svenska fysiker vill använda månen som detektor för att mäta radiostrålning. På så sätt hoppas de lära sig mer om kosmiska partiklar med extremt hög energi.
Neutriner hör till universums mest svårfångade partiklar. Trots att de hör till de vanligare partiklarna är det sällan forskarna lyckas fånga dem i sina detektorer. De flesta passerar rakt igenom jorden utan att påverkas.
För att få information om riktigt energirika – och därför ovanliga – neutriner har en grupp svenska rymd- och partikelfysiker vid Institutet för rymdfysik, Uppsala universitet och Växjö universitet föreslagit att man ska använda månen som detektor. Resultatet av detta samarbete – med ursprung i ett examensarbete av Oscar Stål, numera doktorand på Institutionen för kärn- och partikelfysik vid Uppsala universitet – publicerades nyligen i den ansedda fysiktidsskriften Physical Review Letters.
Genom att analysera månmaterial och räkna på dess egenskaper har forskarna kommit fram till att månen kan användas för att upptäcka neutriner med en energi tusenfallt högre än de som kan skapas i de allra största partikelacceleratorerna.
– Lyckas vi observera dessa partiklar så öppnar det ett helt nytt fönster både mot det allra största – universum – och det allra minsta, elementarpartiklarnas värld, säger Gunnar Ingelman, professor i sub-atomär fysik vid Uppsala universitet. Därför är det synnerligen intressant att utforska alla möjligheter till att studera dessa universums budbärare som kan visa vägen mot ny, spännande fysik.
Jorden alltför högljudd
Dessa neutriner har så hög energi på grund av att de bär med sig information om extrema kosmiska händelser. Och just på grund av att de så sällan interagerar med vanlig materia kan de ha färdats ofattbart långa sträckor sedan sin skapelse. Därför kan de bidra till kunskapen om fysikaliska processer som inte går att återskapa i laboratoriet. Men deras höga energi gör de också extremt sällsynta, och därför ännu mycket svårare än vanliga neutriner att upptäcka. Det behövs en enorm detektor för att ha en chans.
Egentligen är det inte neutrinerna själva forskarna ska spana efter. Det är den strålning neutrinerna ger upphov till när de kolliderar med materien på månens yta. När en av de extremt sällsynta kollisionerna inträffar så ger den upphov till en hel skur med partiklar, som i sin tur ger upphov till en puls av radiostrålning när de sliter elektroner från atomer i sin närhet. Det är den här karaktäristiska radiopulsen som forskarna vill hitta.
Anledningen till att forskarna vill till månen för att studera de högenergetisk neutrinerna är att jorden är en egentligen alldeles för högljudd omgivning i radioområdet.
– Men man försöker på jorden också, i Antarktis, säger Bo Thidé, professor i rymdfysik vid Institutet för rymdfysik, och gästprofessor vid Växjö universitet, och en av initiativtagarna till idén. Månen –framför allt bakom månen – är det mest radiotysta område som vi känner till i vår närmaste omgivning. Men vi planerar att komplettera i Antarktis med samma typ av detektorer som vi ska skicka till månen.
Trots tysta omgivningar och skarpa instrument räknar Bo Thidé inte med att hitta mer än handfull radiopulser per år.
Får lift med rysk satellit
De svenska forskarna har haft turen – eller skickligheten – att få delta i en rysk satellit som ska skickas upp 2009 om allt går enligt planerna.
– Slutförhandlingar om detta pågår inom den ryska rymdstyrelsen, säger Bo Thidé. Satellitprojektet drivs av det världsberömda Lebedev-institutet i Moskva – som producerat sju nobelpristagare – och rymdfarkostföretaget Lavoshkin Association, också i Moskva, som bland annat byggde se sovjetiska rymdbilarna Lunochod. Professor Vitaly Ginzburg, nobelpristagare i fysik 2003, och en som vi samarbetat med sedan 1990-talet, är en varm tillskyndare till projektet.
När satelliten lyfter ska den föra med sig ett unikt svenskt instrument som ska mäta egenskaper hos radiostrålning som inget annat idag existerande instrument klarar. Instrumentet har utvecklats för det revolutionerande markbaserad radioteleskopet LOIS i Växjö-trakten.
– Vi har en viss "leading edge" över resten av världen när det gäller den här typen av instrument, säger Bo Thidé, inte utan en viss stolthet. Vår teknik är den man vill ha med.
