Drążenie ogromnej jaskini dla eksperymentu Hyper-Kamiokande zakończone
W lipcu 2025 r. Uniwersytet Tokijski zakończył drążenie ogromnej jaskini, w której znajdzie się Hyper-Kamiokande, ogromny detektor neutrin. Jaskinia jest zlokalizowana 600 metrów pod ziemią, w pobliżu miasta Hida w prefekturze Gifu w Japonii. Nasz Uniwersytet ma udział w tym przedsięwzięciu.
Hyper-Kamiokande (Hyper-K) to międzynarodowy projekt naukowy koordynowany przez Uniwersytet Tokijski i Organizację Badań Akceleratorów Wysokich Energii (KEK). Bierze w nim udział 640 naukowców z 22 krajów. Są wśród nich również naukowcy z Uniwersytetu Wrocławskiego.
– Kierowany przeze mnie zespół zajmuje się badaniem oddziaływań neutrin i symulowaniem tych oddziaływań przez generator Monte Carlo NuWro – mówi prof. Jan Sobczyk.
Hyper-Kamiokande to detektor nowej generacji, składający się z gigantycznego zbiornika wodnego o objętości 8,4 razy większej niż jego poprzednik, Super-Kamiokande, i wyposażony w ponad 20 tys. fotopowielaczy.
Równolegle do konstrukcji Hyper-K, KEK kieruje modernizacją wiązki neutrin J-PARC oraz budową nowego detektora pośredniego w miejscowości Tokai. Dzięki połączeniu tych dwóch inwestycji będzie można precyzyjnie badanie właściwości neutrin oraz zwiększenie możliwości obserwacji hipotetycznego rozpadu protonu.
– Badania te mają bardzo duże znaczenia dla weryfikacji teorii opisujących oddziaływania elementarne. Mają one duże znaczenie dla astrofizyki.
Projekt Hyper-K oficjalnie rozpoczął się w lutym 2020 r. Główna komora Hyper-K składa się z kopułowej sekcji stropowej o średnicy około 69 metrów i wysokości 21 metrów, a poniżej znajduje się cylindryczna część o wysokości 73 metrów.
Komora jest jedną z największych przestrzeni wykopanych przez człowieka w skale macierzystej.
Teren budowy charakteryzuje się obecnością najtrwalszych formacji skalnych w Japonii. Cechy masy skalnej i stan naprężeń w skale macierzystej mają znaczący wpływ na stabilność komory podczas jej wykopywania, ale też po zakończeniu prac. Przed rozpoczęciem drążenia komory w 2020 r. przeprowadzono rozległe badania geologiczne, podczas których wykonano łącznie 730 metrów odwiertów, a także wykopano nowe tunele.
Od sierpnia rozpoczną się prace budowlane mające na celu przekształcenie głównej komory w gigantyczny zbiornik wodny przeznaczony do przechowywania 260 000 metrów sześciennych ultraczystej wody. Budowa dwuwarstwowej konstrukcji detektora rozpocznie się w 2026 r., a instalacja fotopowielaczy i innych komponentów nastąpi nieco później.
– Zasada działania Hyper-K jest prosta. W wyniku oddziaływania neutrin powstają cząstki naładowane takie jak elektron. Poruszając się emitują one promieniowanie Czerenkowa rejestrowane przez fotopowielacze. Rozmiar detektora jest podyktowany tym, że neutrina są niezwykle przenikliwe i bardzo rzadko oddziałują z materią, przez którą przechodzą.
Wszystkie komponenty detektora wewnątrz komory mają zostać zainstalowane do 2027 r., po czym zbiornik zostanie napełniony ultraczystą wodą. Detektor Hyper-K ma rozpocząć działanie w 2028 r.
– Podobne badania prowadzone uprzednio w Japonii z użyciem mniejszych detektorów Kamiokande oraz Super-Kamiokande zostały uhonorowane Nagrodami Nobla w latach 2002 (Masatoshi Koshiba) oraz 2015 (Takaaki Kajita). Dlatego środowisko fizyków z niecierpliwością czeka na uruchomienie Hyper-Kamiokande.
Oprac. Katarzyna Górowicz-Maćkiewicz
Data publikacji: 6.08.2025
Dodane przez: M.K.
