A japán Ikeno-hegy alatt, egy régi bányában, amely ezer méterre (3300 láb) fekszik a felszín alatt, fekszik a Super-Kamiokande Observatory (SKO). 1996 óta, amikor megkezdte a megfigyelések elvégzését, a kutatók ennek a létesítménynek a Cherenkov detektorát használják, hogy galaxisunk protonbomlását és neutrinóinak jeleit keressék. Ez nem könnyű feladat, mivel a neutrinókat nagyon nehéz felismerni.
Azonban egy új számítógépes rendszernek köszönhetően, amely képes valós időben megfigyelni a neutrinókat, az SKO kutatói a közeljövőben jobban meg tudják vizsgálni ezeket a rejtélyrészecskéket. Ennek során remélik, hogy megértik, hogyan formálódnak a csillagok, és végül összeomlanak fekete lyukakba, és csúcsra dobják azt, hogy az anyag miként jött létre a korai világegyetemben.
A neutrinók, egyszerűen fogalmazva, az egyik alapvető részecske, amelyek alkotják az Univerzumot. Más alapvető részecskékkel összehasonlítva nagyon kis tömegűek, nem töltöttek, és más részecskékkel csak a gyenge nukleáris erő és gravitáció révén lépnek kölcsönhatásba. Számos módon jönnek létre, nevezetesen radioaktív bomlás, a csillagot hatalmas nukleáris reakciók és a szupernóvák során.
A szokásos Big Bang-modell szerint az univerzum létrehozásából maradt neutrinók a létező legszélesebb részecskék. Bármely pillanatban úgy gondolják, hogy ezeknek a részecskéknek billiói mozognak körülöttünk és rajtuk keresztül. De az anyaggal való kölcsönhatásuk (azaz csak gyengén) miatt rendkívül nehéz felismerni.
Ezért a neutrino obszervatóriumok mélyen a föld alatt épülnek, hogy elkerüljék a kozmikus sugarak által okozott zavarokat. Ugyancsak támaszkodnak a Cherenkov detektorokra, amelyek alapvetően hatalmas víztartályok, amelyeknek ezrein érzékelők vannak a falukon. Ezek a részecskék megkísérelésével érzékeltetik azokat, amikor lelassulnak a helyi fénysebességhez (vagyis a víz sebességéhez), amit egy izzás jelenléte nyilvánvalóvá tesz - Cherenkov sugárzás néven ismert.
Az SKO detektorja jelenleg a világ legnagyobb. Egy hengeres, rozsdamentes acélból készült tartályból áll, amely 41,4 m (136 láb) magas és 39,3 m (129 láb) átmérőjű, és több mint 45 000 metró (50 000 amerikai tonna) ultra-tiszta vizet tartalmaz. A belső terekbe 11146 fényszorzót csöveket szereltek fel, amelyek extrém érzékenységgel érzékelik a fényt az elektromágneses spektrum ultraibolya, látható és közeli infravörös tartományában.
Az SKO kutatói évek óta használják a létesítményt napenergia-neutrínók, légköri neutrinók és ember alkotta neutrinók vizsgálatára. Azonban azokat, amelyeket a szupernóvák hoztak létre, nagyon nehéz felismerni, mivel hirtelen megjelennek és nehezen különböztethetők meg más fajtaktól. Az újonnan hozzáadott számítógépes rendszerrel azonban a Super Komiokande kutatói azt remélik, hogy ez megváltozik.
Mint Luis Labarga, a madridi autonóm egyetem (Spanyolország) fizikusa és az együttműködés tagja, a tudományos hírszolgálatnak (SINC) egy nemrégiben tett nyilatkozatában magyarázta:
„A szupernóva-robbanások az univerzum egyik legerősebb energiájú jelenségei, és ezen energia nagy része neutrinók formájában szabadul fel. Ez az oka annak, hogy ezekben az esetekben a Napból vagy más forrásokból származó kibocsátott neutrinók felismerése és elemzése nagyon fontos a neutroncsillagok - a csillagmaradvány típusa - és a fekete lyukak kialakulásának mechanizmusainak megértésében ”.
Alapvetően az új számítógépes rendszert a megfigyelőközpont mélységében rögzített események valós időben történő elemzésére tervezték. Ha rendellenesen nagy mennyiségű neutrinos áramlást észlel, akkor gyorsan figyelmezteti az ellenőrzést végző szakembereket. Ezután percek alatt felbecsülhetik a jel jelentőségét, és megnézhetik, hogy a jel valóban a közeli szupernóvából származik-e.
"A szupernóva robbanások során rendkívül kis időben - néhány másodperc alatt - hatalmas számú neutrinót generálnak, és ezért készen kell állnunk" - tette hozzá Labarga. "Ez lehetővé teszi számunkra, hogy megvizsgáljuk ezen izgalmas részecskék alapvető tulajdonságait, mint például kölcsönhatásuk, hierarchiájuk és tömegük abszolút értéke, felezési idejük és minden bizonnyal egyéb tulajdonságok, amelyeket még el sem tudunk képzelni."
Ugyanolyan fontos, hogy ez a rendszer az SKO-nak lehetőséget biztosít arra, hogy korai figyelmeztetéseket tegyen a világ összes kutatóközpontjára. A földi obszervatóriumok, ahol a csillagászok szívesen figyelik a kozmikus neutrinók létrehozását a szupernóva által, azután minden optikai műszerüket előre meg tudják mutatni a forrás felé (mivel az elektromágneses jel érkezése hosszabb időt vesz igénybe).
Ezen együttműködési erőfeszítés révén az asztrofizikusok jobban megérthetik a legmegnehezíthetőbb neutrínók közül néhányat. Ha megfigyeljük, hogy ezek az alapvető részecskék miként lépnek kölcsönhatásba, egy lépéssel közelebb juthatunk a Nagy Egységes Elmélethez - a Super-Kamiokande Obszervatórium egyik fő célja.
A mai napig csak néhány neutrinodetektor létezik a világon. Ide tartoznak az Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) detektor Ohioban, a Subdury Neutrino Observatory (SNOLAB) Ontarioban (Kanada) és a Super Kamiokande Observatory Japánban.
