Σύνθετη φωτογραφία του υπολείμματος του σουπερνόβα Α Κασσιόπης, στην οποία φαίνονται τα θερμά αέρια από την έκρηξη του άστρου. Τα νετρίνα θεωρείται ότι παίζουν κρίσιμο ρόλο στην πυροδότηση της έκρηξης

Το σύμπαν που γνωρίζουμε βρίθει από αυτά τα παράξενα, σχεδόν χωρίς μάζα αδράνειας υποατομικά σωματίδια. Προερχόμενα από πυρηνικές αντιδράσεις μέσα στα άστρα, από τη ραδιενεργό διάσπαση ασταθών ατόμων (φυσική ραδιενέργεια) και άλλες πυρηνικές αντιδράσεις, τρισεκατομμύρια νετρίνα ταξιδεύουν κάθε στιγμή τόσο στο διαστημικό κενό, όσο και μέσα από τα άστρα και τους πλανήτες, καθώς αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την υπόλοιπη ύλη.

Τα νετρίνα δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, γι' αυτό δεν αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, ούτε επηρεάζονται από την αποκαλούμενη ισχυρή πυρηνική δύναμη, που συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα των ατόμων. Είναι τα μόνα πραγματικά στοιχειώδη υποατομικά σωματίδια που δεν έχουν φορτίο (τα νετρόνια δεν είναι στοιχειώδη).

Τώρα η φυσική των νετρίνων μπαίνει στη χρυσή της εποχή. Τα ερευνητικά έργα που αναφέρονται στη σελίδα αυτή, είναι ένα μέρος μόνο από τις προσπάθειες που βρίσκονται σε εξέλιξη σχετικά με τη μελέτη των νετρίνων. Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι θα οδηγήσουν σε βαθύτερη κατανόηση της φυσικής πραγματικότητας σε πολλά επίπεδα.

Κάπου μέσα στο ορατό σύμπαν, ένα γιγαντιαίο άστρο εκρήγνυται κάθε δευτερόλεπτο ως υπερκαινοφανής αστέρας, αυτοκαταστρεφόμενο μέσα σε λίγο χρόνο με ισχύ ίση με την ισχύ του συνόλου των άστρων ενός γαλαξία. Πενήντα χρόνια μελέτης πάνω στους υπερκαινοφανείς δεν έχουν δώσει ακόμα την απάντηση για την ακριβή αιτία της έκρηξης.

Ορισμένοι αστροφυσικοί, όπως ο Χ. Τζάνκα, του ινστιτούτου Μαξ Πλανκ στη Γερμανία, θεωρούν ότι τις εκρήξεις αυτές πυροδοτεί η απότομη έκλυση τεράστιων ποσοτήτων νετρίνων από τη μετατροπή των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων σε νετρόνια. Χρησιμοποιώντας σύγχρονους πανίσχυρους υπερυπολογιστές προσπαθούν τώρα να προσομοιώσουν το φαινόμενο και να δουν αν πράγματι τα νετρίνα παίζουν τον κρίσιμο ρόλο, καθώς εγκλωβίζονται για λίγο μέσα στην υπέρπυκνη ύλη, του υπό δημιουργία αστέρα νετρονίων. Ακόμα και μ' αυτά τα μηχανήματα, μόνο ένα δευτερόλεπτο προσομοίωσης της εξέλιξης αμέσως μετά την εξάντληση των καυσίμων του μεγάλου άστρου και την κατάρρευσή του υπό την επίδραση της βαρύτητας, απαιτεί 3 χρόνια ανελλιπούς αποκλειστικής χρήσης των υπερυπολογιστών!

Κατασκευασμένο σε ένα παλιό ορυχείο ψευδαργύρου στην Ιαπωνία, το πείραμα Σούπερ-Καμιοκάντε (Σούπερ-Κ), αναζητεί από το 1996 στιγμιαίες φωτεινές λάμψεις σε μια δεξαμενή με 50.000 τόνους αποσταγμένο νερό. Οταν ένα χαμηλής ενέργειας νετρίνο ή αντινετρίνο από έκρηξη υπερκαινοφανούς συγκρουστεί με κάποιο μόριο νερού της δεξαμενής, η ακτίνα φωτός που εκπέμπεται καταγράφεται από περίπου 100 από τους 13.000 φωτοπολλαπλασιαστές του Σούπερ-Κ, που μετατρέπουν ακόμα και ένα φωτόνιο σε καταγράψιμη ροή ηλεκτρικού ρεύματος.

Για να επικεντρώσουν στα νετρίνα που προέρχονται από τις εκρήξεις σουπερνόβα, οι επιστήμονες σκοπεύουν να προσθέσουν στο νερό 50 τόνους από το στοιχείο γαδολίνιο (σπάνια γαία). Το γαδολίνιο θα απορροφά μέσα σε 20 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου τα νετρόνια που παράγονται από τις αλληλεπιδράσεις υψηλής ενέργειας νετρίνων με τα άτομα του νερού, παράγοντας με τη σειρά του ακτίνες γάμμα, που επίσης ανιχνεύουν οι φωτοπολλαπλασιαστές. Αυτή η διπλή αιχμή θα είναι η χαρακτηριστική υπογραφή των νετρίνων που ενδιαφέρουν. Οι καταγραφές νετρίνων από τη φυσική ραδιενέργεια του εδάφους και τη σύγκρουση των κοσμικών ακτίνων με άτομα της ατμόσφαιρας θα φιλτράρονται. Ετσι, οι επιστήμονες θα μπορέσουν να εκτιμήσουν με αρκετή βεβαιότητα τη συνολική ενέργεια και τις θερμοκρασίες που αναπτύσσονται σε μια έκρηξη υπερκαινοφανούς. Αν το Σούπερ-Κ καταγράψει απότομη διακοπή της ροής νετρίνων από κάποια διαστημική πηγή, αυτό θα σημαίνει ότι εκείνη τη στιγμή δημιουργήθηκε μια μαύρη τρύπα, καθώς από την έλξη της δεν ξεφεύγει τίποτα, ούτε τα νετρίνα.