Neutriinod on juba oma avastamisest saadik olnud mõistatuslikud elementaarosakesed ja kuni tänapäevani on nendega seotud mitmed lahendamata probleemid osakestefüüsikas. Neid on peaaegu võimatu avastada, kuna nad läbivad meid ümbritsevat mateeriat nii, et ei jäta sinna praktiliselt mingisugust jälge. Näiteks iga inimest läbib igas sekundis tohutu hulk sügavalt Päikese sisemuses toimuvatest termotuumaprotsessidest pärinevaid neutriinosid. Neist miljarditest neutriinodest neelduvad ka väga suures ainehulgas vaid üksikud. See omadus muudab nende uurimise tehniliselt väga keeruliseks ja kalliks.
Hoolimata oma suurtest mõõtmetest suudab KamLAND detektor mõõta ühe kuu jooksul vaid keskmiselt ühe “neutriinosähvaka” oma sisemuses. Unikaalseks muudab detektori see, et see suudab eristada erinevatest Maa sisemuses toimuvatest radioaktiivsetest protsessidest pärinevad neutriinod. Täpsemalt öeldes suudab detektor eristada uraanist ja tooriumist pärit neutriinosid. See omadus muudab selle detektori ainukeseks mõõteriistaks, mis suudab hankida otsest infot otse Maa südamest.
 |
|
KamLAND neutriinodetektor asub 1000 meetri sügavusel maa all ja sisaldab umbes 1000 tonni ülipuhast läbipaistvat vedelikku. Vedelik asub ümaras paagis, mille seinad on kaetud ülitundlikke valgusdetektoritega. Kui miljarditest detektorit läbivatest neutriinodest üks vedelikukeskkonnas neeldub, siis põhjustab see iseloomuliku valgussähvatuse, mis registreeritakse valgusdetektoritega. Kuus toimub keskmiselt ainult üks “sähvatus”, mis on põhjustatud Maa sisemusest pärinevatest neutriinodest.
|
Detektor võimaldab otseselt hinnata Maa sisalduva uraani ja tooriumi hulka. Teatavasti on just uraani ja tooriumi lagunemisahelas eralduv energia see, mis hoiab Maa sisemuse tulise ja seega käigus kõik geotektoonilised protsessid. Neil protsessidel oli miljardite aastata tagusel ajal jällegi väga suur roll elu tekkimist võimaldava keskkonna moodustumisel ja hoidmisel.
Lisaks otsesele uraani ja tooriumi hulga mõõtmisele loodetakse eksperimendist abi ka neutriinode endaga seotud mõistatuse lahendamisel. Nimelt uuritakse sellega neutriino ossilatsioone ehk ühte tüüpi neutriinode muutmist teist tüüpi neutriinodeks. Neutriinode ossilatsioonide seletamiseks on vajalik neutriinole omistada mass. Mõistatuslik on nende massi päritolu. Erinevalt teistest osakestest ei anna nende massidele seletust kaasaegne osakesi kirjeldav teooria ehk niinimetatud Standardmudel. Kui teistele osakestele antakse mass kasutades Standardmudelisse kuuluvat Higgsi mehhanismi, siis neutriinode jaoks on vajalik luua eraldi mehhanism.
Siiski, on olemas mitmeid teooriaid, mis annavad seletuse neutriinode massidele ja lisaks annavad mõõdetavaid lisaefekte ka teise osakestefüüsika eksperimentide juures. Ühe sellise teooria eksperimentaalse uurimisega tegeletavad ka Eesti füüsikud. Martti Raidali juhtimisel tegutseb Tallinnas Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudis töörühm, kes teeb kaastööd rahvusvahelisele CMS eksperimendile CERNs. Neutriinouuringute algus Eestis on siiski palju varasem, juba 60-tel aastatel alustas sellealast tegevust Laur Palgi Tartu Ülikooli Füüsika Instituudis.