Vi graver os 700 meter ned i jorden for at fange spøgelsespartikler

Forestil dig følgende.

Dybt nede i den kinesiske undergrund, begravet under hård rock, ligger et detektoranlæg på størrelse med en mindre fabriksbygning. Indeni: 20.000 ton specialvæske, der lyser op, når bestemte partikler passerer igennem. Anlægget er så følsomt, at det kan fange signaler fra partikler, der stort set ignorerer alt andet i universet.

Vi taler om neutrinoer — og de er altså nogle af de mest mærkelige ting i fysikken.

Hvad i alverden er en neutrino?

Lad mig prøve at forklare det simpelt. En neutrino er en fundamental partikel. Altså en af de byggesten, alt er lavet af. Men neutrinoen opfører sig helt anderledes end protoner, neutroner og elektroner.

For det første har den ingen elektrisk ladning. For det andet vejer den næsten ingenting — faktisk forstår forskerne stadig ikke helt, hvor let den er. Og her kommer det vigtige: Den interagerer stort set aldrig med noget som helst.

Tænk over det. Lige nu, mens du læser dette, strømmer billioner af neutrinoer fra Solen gennem din krop. Gennem væggene. Gennem hele Jorden. Uden at ramme et eneste atom.

Det er som at prøve at fange spøgelser med en sommerfuglenet.

Jagten er i gang

Her kommer JUNO ind i billedet. Jiangmen Underground Neutrino Observatory har netop offentliggjort deres første store resultater, og de er ganske imponerende.

Med kun 59 dages data har det internationale team bag JUNO målt to fundamentale neutrinoegenskaber med hidtil uset præcision. Hvor præcist? De har reduceret usikkerheden med en faktor 1,6 sammenlignet med årtiers tidligere eksperimenter.

Forestil dig, at du går fra at gætte en persons alder inden for 10 år til at gætte inden for 6 år — bortset fra at "personen" er en subatomar partikel, der næsten ikke eksisterer.

Hvorfor betyder masserækkefølgen noget?

Her bliver det virkelig spændende. Et af JUNO's hovedmål er at finde ud af, hvad forskerne kalder "neutrinoernes masserækkefølge".

Forskere ved, at der findes tre typer — eller smagsvarianter, som de kalder det — af neutrinoer. Men de ved ikke, hvilken der er tungest og hvilken der er lettest. Det er lidt som at have tre mystery-bokse, man ikke kan åbne.

Hvorfor betyder det noget? Jo, at forstå neutrinoernes masser kan hjælpe os med at besvare nogle af universets helt store spørgsmål. Det hænger sammen med, hvorfor materie vandt over antimaterie i universets tidlige historie — altså hvorfor der overhovedet eksisterer noget.

Nature var også temmelig begejstrede. I deres dækning skrev de, at dette første resultat "markerer begyndelsen på en ny æra af præcise neutrinooscillationsmålinger."

Nobelprisvinder Arthur McDonald, der fik prisen for at opdage solens neutrinooscillation, udtalte: "JUNO har opfyldt sine designmål med exceptionel radioaktiv renhed, energiopløsning og detektorstabilitet."

Høj ros fra en mand, der virkelig ved noget om neutrinoer.

Hvad ser det egentlig ud?

Jeg vil gerne have dig til at forestille dig JUNO's detektor for dit indre øje. I hjertet sidder en kæmpe akrylkugle på cirka 35 meter i diameter, fyldt med den specielle væske. Kuglen befinder sig i en vandtank, der er 44 meter dyb. Hele herligheden er pakket ind i en massiv stålkonstruktion.

Og jo, anlægget ligger 700 meter under jorden. Der er en grund til det. Klippen ovenover beskytter detektoren mod andre partikler, der kunne forstyrre målingerne. Vi jager trods alt de mest sky partikler i universet.

Kuglen er dækket af over 45.000 fotomultiplikatorrør — apparater der opfanger små lysglimt og omdanner dem til elektriske signaler. Når en neutrino en sjælden gang imellem beslutter sig for at interagere med væsken, producerer den et lille lyn af lys. Rørene fanger det lyn, og forskerne kan analysere det.

Det er som at bygge et kæmpekamera for at fotografere noget, der ikke vil lade sig fotografere.

Hvorfor skal jeg interessere mig for det?

Jeg kan godt høre, hvad du tænker: "Fedt nok med videnskab, men hvorfor skulle jeg bekymre mig om en partikel, jeg aldrig har hørt om?"

Sagen er, at neutrinoer er overalt. De dannes i kerneforsøg (som i vores Sol), i supernovaer, i Jordens indre og faktisk også i vores egne kroppe fra det kalium, vi spiser. De bringer information med sig om nogle af universets mest voldsomme og mystiske begivenheder.

At forstå neutrinoer er at forstå de grundlæggende regler for alt. Og ærligt talt? Der er noget smukt ved, at mennesker bygger en kæmpe detektor dybt nede i jorden bare for at fange glimt af disse spøgelsespartikler.

Det er nysgerrighed, når den er bedst.

Hvad sker der nu?

JUNO har kørt stabilt i cirka ni måneder nu, og forskerne forventer at frigive flere resultater fra i sommer. I de kommende år burde eksperimentet indsamle nok data til endelig at fastlægge neutrinoernes masserækkefølge.

Hvis det sker, bliver det en af de største opdagelser i partikelfysikken i årtier.

Så hold øje med JUNO. De stille partikler, der gemmer sig i mørket, har måske mere at fortælle os, end vi aner.