26 Ağustos’ta Jiangmen Yeraltı Nötrino Gözlemevi (JUNO), 20.000 tonluk sıvı sintilatör dedektörünü başarıyla doldurduktan sonra veri toplamaya başladı.
JUNO, on yıldan fazla bir süredir planlanan ve inşa edilen, bu aşamaya ulaşan yeni nesil çok büyük nötrino deneylerinin ilkidir. Ön deneme operasyonları ve veri toplama sonuçlarına göre, kilit performans göstergeleri tasarım hedeflerine ulaştı veya onları aştı. Bu, JUNO’nun bu on yılda parçacık fiziğindeki ana yanıtsız konulardan birini ele almasını sağladı: nötrino kütlelerinin sıralaması, özellikle üçüncü kütle durumunun (v₃) ikincisinden (ν₂) daha ağır olup olmadığı.
JUNO dedektörünün dolumu ve veri toplamasının tarihi bir dönüm noktası olduğunu belirten JUNO sözcüsü Prof. Wang Yifang, “JUNO dedektörünün dolumu ve veri toplamasının tarihi bir dönüm noktası olduğunu” belirtti. Bu büyüklükte ve hassasiyette bir nötrino dedektörümüz ilk kez çalışıyor. JUNO, evrenin ve şeylerin doğasıyla ilgili temel sorulara yanıt vermemizi sağlayacak.
Guangdong Eyaleti’ndeki Jiangmen şehrine yakın, yüzeyin 700 metre altında bulunan JUNO, 53 kilometre uzaktaki Taishan ve Yangjiang nükleer santralleri tarafından üretilen antinötrinoların enerji spektrumunu benzeri görülmemiş bir doğrulukla inceliyor.
Diğer yöntemlerin aksine, JUNO kütle sıralamasını temel olarak parametre belirsizliklerinden arınmış ve yeryüzü kaynaklı madde etkilerinden bağımsız olarak belirler. Ek olarak, JUNO güneşten, süpernovalardan, atmosferden ve Dünya’dan gelen nötrinolar üzerine son teknoloji araştırmalara olanak sağlayacak ve çeşitli nötrino salınım parametrelerinin hassasiyetinde on kat artış sağlayacaktır. Ek olarak, proton bozunması ve steril nötrino araştırmaları gibi keşfedilmemiş fiziği incelemek için yeni yollar açacaktır.
JUNO, 2013 yılında Guangdong Eyaleti ve Çin Bilimler Akademisi tarafından onaylandıktan sonra, 2015 yılında yeraltı inşaatına başladı. Dedektör kurulumunu, Aralık 2021’de başlayan ve Aralık 2024’te tamamlanan, sahnelenmiş bir dolum çabası izledi.
Araştırmacılar, akış hızı belirsizliğini %0,5’te tutarak ve iç ve dış akrilik küreler arasındaki sıvı seviyesi farkını santimetre içinde tutarak yapısal bütünlüğü sağlarken, 45 günde 60.000 ton ultra saf su doldurdular. Önümüzdeki altı ay boyunca su yerinden edildi ve 35,4 metre çapındaki akrilik küreye 20.000 ton sıvı sintilatör döküldü.
Ultra düşük radyoaktivite, optik şeffaflık ve ultra yüksek saflık için sıkı özellikler boyunca karşılandı. Ortaklık, dedektör optimizasyonunu, devreye alma ve sorun gidermeyi eş zamanlı olarak yürüttü, bu da dolum tamamlandığında tam operasyonlara sorunsuz bir geçişi kolaylaştırdı.
JUNO’nun temel bileşeni, 44 metre derinliğindeki bir su havuzunun ortasında bulunan ve olağanüstü büyük bir etkin kütleye sahip olan 20.000 tonluk merkezi bir sıvı sintilatör dedektörüdür.
35.4 metrelik akrilik küre, sintilatör, 20.000 adet 20 inç ve 25.600 adet 3 inç fotomultiplier tüp (PMT), ön uç elektroniği, kablolama, manyetik dengeleme bobinleri ve optik panellerin tamamı, 41.1 metre çapında paslanmaz çelik bir kafes tarafından desteklenmektedir. Nötrino etkileşimlerinden kaynaklanan sintilasyon ışığını elektrik sinyallerine dönüştürmek için tüm PMT’ler birlikte çalışır.
JUNO Başmühendisi Prof. Ma Xiaoyan’a göre, “JUNO’yu inşa etmek olağanüstü bir zorluk oldu.” Yeni kavramlar ve teknolojinin yanı sıra, yıllarca süren titiz hazırlık, test ve azim gerektirdi. Saflık, kararlılık ve güvenlik için katı standartları karşılamak için yüzlerce mühendisin ve teknisyenin özverisi gerekliydi.
Takım çalışmaları ve dürüstlükleri, cesur bir tasarımı işlevsel bir dedektöre dönüştürdü ve bu dedektör şimdi nötrino dünyasına yeni bir pencere açmaya hazır. IHEP’in ev sahipliği yaptığı JUNO’ya 17 ülke ve bölgeden 74 kurumdan 700’den fazla araştırmacı katılmaktadır.
Çin dışındaki birçok araştırma grubu, geçmiş sıvı sintilatör kurulumlarından elde ettikleri uzmanlıklarını bugün duyurduğumuz tarihi başarıya katkıda bulunan JUNO’ya aktararak verimli uluslararası işbirliği sağlamıştır. JUNO’nun sözcü yardımcısı Prof. Gioacchino Ranucci, “Küresel sıvı sintilatör topluluğu teknolojiyi nihai sınırına kadar zorladı ve deneyin iddialı fizik hedeflerine giden yolu açtı,” dedi.
JUNO, nötrinosuz çift beta bozunması için dünyanın önde gelen araştırması için makul bir yükseltme yoluna sahiptir ve 30 yıllık maksimum bir araştırma ömrü için inşa edilmiştir.
Bu tür bir yükseltme, nötrinoların Majorana parçacıkları olup olmadığını test edecek, mutlak nötrino kütle ölçeğini araştıracak, parçacık fiziği, astrofizik ve kozmolojideki önemli endişelere yanıt verecek ve evren hakkındaki görüşümüzü önemli ölçüde etkileyecektir.
Kaynak:phys.org/news/2025-08-juno-liquid-neutrino-masses.html
Haberi Derleyen: Yusuf Havvat Çukurova Üniversitesi Fizik Bölümü