Projede yer alan bilim insanlarına göre, 13 Aralık’ta onaylanması sonunda Japonya; tarihteki en büyük nötrino dedektörünü inşa edecek. Hyper-Kamiokande 260.000 ton ultra saf su barındıracak. Devasa kardeşi Süper Kamiokande’nin miktarının beş katından fazla… Yeni dedektör; Hida Şehri Kamioka madeninin yanına kazılacak, devasa bir mağaranın içine inşa edilecek ve fizikçiler bu yaygın parçacıklar hakkında çığır açan keşifler getireceklerini umuyorlar.
Hyper-Kamiokande’nin (Hyper-K) muazzam boyutu; mevcut parçacık hızlandırıcısı tarafından yapay olarak üretilen kozmik ışınlar, Güneş, süpernova ve ışınlar dahil olmak üzere çeşitli kaynaklar tarafından üretilen benzeri görülmemiş sayıda nötrino tespit etmesini sağlayacaktır. Nötrinoları yakalamaya ek olarak, atom çekirdeğindeki protonların olası kendiliğinden bozunması için suyu izler, ki bu gözlemlenirse devrimci bir keşif olacaktır.
Büyük Bir Girişim
Japonya, projenin toplam fonlarının yaklaşık % 75’ini sağlayacak, geri kalanı ise uluslararası ortaklar tarafından karşılanacak.
Hyper-K 71 metre derinliğinde ve 68 metre genişliğinde davul şeklinde bir tanktan oluşacak. Tankı barındıracak bir salon, çalışmaya başlamak üzere olan KAGRA yerçekimi dalgası dedektörünü rahatsız eden titreşimleri önlemek için, mevcut Kamioka tesislerine 8 kilometre mesafede patlayıcı yüklerle kazılacak. Kamioka bölgesi; on yıllar önce, mevcut madencilik tesisleri ve yüksek kayanın yanı sıra bol miktarda tatlı su temini nedeniyle seçildi.
Super-K’de olduğu gibi, Hyper-K içindeki su deposu fotoçoğaltıcı (photomultiplier) adı verilen hassas ışık dedektörleri ile kaplanacaktır. Bunlar, bir nötrino sudaki bir atomla çarpıştığında yayılan hafif parlamaları yakalayarak; yüklü bir parçacığın yüksek hızda dışarı çıkmasına neden olur.
Hyper-K, 2020’lerde başlayacak üç büyük yeni nesil nötrino deneyinden biri olacak; diğerleri 2025’te Amerika Birleşik Devletleri’nde başlayacak olan Derin Yeraltı Nötrino Deneyi (DUNE) ve 2021’de veri toplamaya başlaması beklenen Çin’deki Jiangmen Yeraltı Nötrino Gözlemevi (JUNO).
Hassas Ölçümler
Nötrino fizikçileri Hyper-K hakkında heyecan duyuyorlar. Londra’daki bir konferansta, 1990’larda Super-K kullanılarak yapılan nötrino salınımlarının ortak keşfi için 2015 Nobel Fizik Ödülü’nü paylaşan Tokyo Üniversitesi’nden Fizikçi Takaaki Kajita; nötrinoların ve anti-madde meslektaşlarının antinötrinlerinin davranışlarındaki farklılıkları inceleyebileceğini söyledi. Böylece bu asimetri, Evren’in neden daha çok madde ve küçük antimadde içerdiğini açıklamaya yardımcı olabilir.
Super-K zaten bu tutarsızlığın ipuçlarını gördü, ancak; hem Hyper-K hem de DUNE, iki farklı teknik kullanarak yüksek hassasiyetle ölçebilmelidir. (DUNE, su yerine sıvı argon kullanacak.) Bu da önemli bir çapraz kontrol sağlar.
Fizikçi Kajita: “Benzer hassasiyetleri var, ama benim için tamamlayıcılık önemli bir özellik.“
Tokyo Üniversitesi Fizikçi Masayuki Nakahat : ”Hyper-K’nin yapmayı umabileceği en büyük keşif proton bozunmasıdır. Proton bozunması şimdiye kadar; hiç gözlemlenmemiştir ve bu nedenle (eğer hiç olmazsa) son derece nadir olmalıdır, yani protonun ortalama ömrü 1034 yıldan fazladır.”
Parçacık fiziğinin mevcut standart modeli proton bozulmasına izin vermez, ancak onun yerini almak ve doğanın temel kuvvetlerini birleştirmek için önerilen teorilerin çoğu fenomeni öngörür. Hyper-K; Super-K’ninkinden daha fazla miktarda su izleyeceğinden, protonların bozunmasının görülme şansı daha yüksektir. Olguyu tespit etmezse, protonun ortalama kullanım sınırı on kat artacaktır.
