Di bawah Gunung Ikeno, Jepun, di lombong lama yang terletak seribu meter (3,300 kaki) di bawah permukaan, terletak Super-Kamiokande Observatory (SKO). Sejak tahun 1996, ketika mula melakukan pemerhatian, para penyelidik telah menggunakan alat pengesan Cherenkov kemudahan ini untuk mencari tanda-tanda kerosakan proton dan neutrino di galaksi kita. Ini bukan tugas yang mudah, kerana neutrino sangat sukar dikesan.
Tetapi berkat sistem komputer baru yang dapat memantau neutrino dalam masa nyata, para penyelidik di SKO akan dapat meneliti zarah-zarah misteri ini dengan lebih dekat dalam masa terdekat. Dengan berbuat demikian, mereka berharap dapat memahami bagaimana bintang terbentuk dan akhirnya runtuh ke dalam lubang hitam, dan melihat bagaimana materi diciptakan di Alam Semesta awal.
Neutrinos, secara sederhana, adalah salah satu zarah asas yang membentuk Alam Semesta. Berbanding dengan zarah asas yang lain, mereka mempunyai jisim yang sangat sedikit, tanpa cas, dan hanya berinteraksi dengan jenis zarah lain melalui daya nuklear dan graviti yang lemah. Mereka diciptakan dalam beberapa cara, terutama melalui peluruhan radioaktif, reaksi nuklear yang memberi kekuatan kepada bintang, dan dalam supernova.
Sesuai dengan model Big Bang standard, neutrino yang tersisa dari penciptaan Alam Semesta adalah zarah paling banyak yang ada. Pada saat tertentu, trilion zarah-zarah ini dipercayai bergerak di sekitar kita dan melalui kita. Tetapi kerana cara mereka berinteraksi dengan jirim (hanya lemah) mereka sangat sukar dikesan.
Atas sebab ini, pemerhatian neutrino dibina jauh di bawah tanah untuk mengelakkan gangguan dari sinar kosmik. Mereka juga bergantung pada pengesan Cherenkov, yang pada dasarnya tangki air besar yang mempunyai ribuan sensor yang melapisi dindingnya. Ini berusaha untuk mengesan zarah-zarah kerana ia diperlahankan ke kelajuan cahaya tempatan (iaitu kelajuan cahaya di dalam air), yang terbukti dengan adanya cahaya - yang dikenali sebagai radiasi Cherenkov.
Pengesan di SKO kini adalah yang terbesar di dunia. Ia terdiri daripada tangki keluli tahan karat silinder yang tingginya 41,4 m (136 kaki) dan diameter 39,3 m (129 kaki), dan menyimpan lebih dari 45,000 metrik tan (50,000 tan AS) air ultra-murni. Di kawasan pedalaman, 11.146 tiub fotomultiplier dipasang, yang mengesan cahaya pada jarak ultraviolet, terlihat, dan dekat inframerah spektrum elektromagnetik dengan kepekaan yang melampau.
Selama bertahun-tahun, para penyelidik di SKO telah menggunakan kemudahan tersebut untuk memeriksa neutrino suria, neutrino atmosfera dan neutrino buatan manusia. Walau bagaimanapun, yang dibuat oleh supernova sangat sukar untuk dikesan, kerana ia muncul secara tiba-tiba dan sukar untuk dibezakan dari jenis lain. Namun, dengan sistem komputer yang baru ditambahkan, penyelidik Super Komiokande berharap ia akan berubah.
Seperti yang dijelaskan oleh Luis Labarga, seorang ahli fizik di Autonomous University of Madrid (Sepanyol) dan anggota kolaborasi, dalam satu kenyataan baru-baru ini kepada Scientific News Service (SINC):
"Letupan supernova adalah salah satu fenomena paling bertenaga di alam semesta dan sebahagian besar tenaga ini dilepaskan dalam bentuk neutrino. Inilah sebabnya mengapa mengesan dan menganalisis neutrino yang dipancarkan dalam kes-kes ini, selain dari Matahari atau sumber lain, sangat penting untuk memahami mekanisme dalam pembentukan bintang neutron - sejenis sisa bintang - dan lubang hitam ".
Pada asasnya, sistem komputer baru dirancang untuk menganalisis peristiwa yang direkodkan di kedalaman balai cerap dalam masa nyata. Sekiranya ia mengesan aliran neutrino yang tidak normal, ia akan segera memberi amaran kepada pakar yang mengawalnya. Mereka kemudian dapat menilai kepentingan isyarat dalam beberapa minit dan melihat apakah itu benar-benar datang dari supernova yang berdekatan.
"Semasa letupan supernova sejumlah besar neutrino dihasilkan dalam ruang waktu yang sangat kecil - beberapa saat - dan ini sebabnya kita harus bersedia," tambah Labarga. "Ini membolehkan kita meneliti sifat-sifat asas zarah-zarah menarik ini, seperti interaksi, hierarki mereka dan nilai mutlak jisim mereka, separuh hayatnya, dan tentunya sifat lain yang masih belum dapat kita bayangkan."
Sama pentingnya adalah hakikat bahawa sistem ini akan memberikan kemampuan SKO untuk mengeluarkan amaran awal kepada pusat penyelidikan di seluruh dunia. Observatorium darat, di mana para astronom berminat untuk menyaksikan penciptaan neutrino kosmik oleh supernova, kemudian dapat mengarahkan semua instrumen optik mereka ke arah sumber terlebih dahulu (kerana isyarat elektromagnetik akan mengambil masa lebih lama untuk tiba).
Melalui usaha kolaboratif ini, ahli astrofizik dapat memahami dengan lebih baik beberapa neutrino yang paling sukar difahami. Mengetahui bagaimana zarah-zarah asas ini berinteraksi dengan yang lain dapat membawa kita selangkah lebih dekat ke Teori Bersatu Besar - salah satu tujuan utama dari Balai Cerap Super-Kamiokande.
Sehingga kini, hanya beberapa pengesan neutrino yang ada di dunia. Ini termasuk pengesan Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) di Ohio, Subdury Neutrino Observatory (SNOLAB) di Ontario, Kanada, dan Super Kamiokande Observatory di Jepun.
