Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), Organizacja Badań Akceleratorów Wysokich Energii (KEK) i Uniwersytet Tokijski (UTokyo) podpisały protokół uzgodnień (MoU), którego celem jest promowanie międzynarodowego projektu naukowo-badawczego Hyper-Kamiokande, którego główny detektor jest w budowie i ma rozpocząć pracę w 2027 r. w Kamioce, Hida-city, prefektura Gifu w Japonii. Dziewięćdziesiąt krajów wyraziło zainteresowanie udziałem w tym prowadzonym przez Japonię projekcie, a Polska jest pierwszym krajem, który podpisał protokół uzgodnień.
Prezydent UTokyo Teruo Fujii, dyrektor generalny KEK Masanori Yamauchi i dyrektor NCBJ Krzysztof Kurek wymienili podpisy pocztą w związku z ogłoszonym przez japoński rząd stanem nadzwyczajnym, mającym na celu powstrzymanie pandemii COVID-19.
Zostało zorganizowane Polskie Konsorcjum Hyper-Kamiokande, w skład którego wchodzi dziewięć instytucji: Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Uniwersytet Śląski, Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), Politechnika Warszawska (PW), Uniwersytet Warszawski, Uniwersytet Wrocławski, Akademia Górniczo-Hutnicza, Uniwersytet Jagielloński i Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika (CAMK), a NCBJ jest jego koordynatorem. Wśród przewidywanych wkładów konsorcjum znajduje się opracowanie, produkcja i instalacja liniowego akceleratora elektronów, kompozytowych modułów fotodetektorów, modułów obwodów elektronicznych, itp.
Przewiduje się, że detektor Hyper-Kamiokande będzie miał całkowitą masę osiem razy większą niż jego poprzednik Super-Kamiokande i będzie wyposażony w nowo opracowane fotodetektory o wysokiej czułości. Celem projektu jest wyjaśnienie Teorii Wielkiej Unifikacji i dostarczenie informacji o historii ewolucji Wszechświata poprzez badanie rozpadu protonów i pomiary efektów łamania symetrii CP (asymetrii między neutrinami i antyneutrinami), a także obserwacja neutrin pochodzących z wybuchów supernowych. Budżet budowy został zatwierdzony przez parlament japoński w lutym 2020 r., co oznaczało oficjalne rozpoczęcie projektu. Budowa ruszyła pełną parą. W maju 2021 roku zakończono kopanie tunelu dojazdowego do lokalizacji eksperymentu.
Zespoły zaangażowane w project Hyper-Kamiokande współpracują z zespołami japońskimi już od wielu lat przy projekcie T2K i Super-Kamiokande. Badania nad neutrinami prowadzone w Japonii doprowadziły do dwóch osiągnięć uhonorowanych nagrodami Nobla: obserwacji neutrin ze źródeł astrofizycznych, a następnie odkryciem zjawiska oscylacji neutrin. Pierwszą z tych nagród w roku 2002 dostali Raymond Davis Jr. (USA) i Masatoshi Koshiba (Japonia) za detekcję kosmicznych neutrin. Obserwacja dotyczyła neutrin ze Słońca i z wybuchu supernowej w detektorze Kamiokande. Drugą w roku 2015 otrzymali Japończyk Takaaki Kajita i Kanadyjczyk Arthur B. McDonald, którzy odkryli oscylację neutrin. Prof. T. Kajita pracował w eksperymencie Super-Kamiokande, a teraz jest koordynatorem zespołu uczestniczącego w budowie Hyper-Kamiokande (trzecia generacja) na Uniwersytecie w Tokyo. Obserwacja zjawiska oscylacji neutrin dowodzi, że neutrina mają niezerową masę spoczynkową, co jest bardzo ważne dla naszych wyobrażeń o elementarnych składnikach materii I ich oddziaływaniach.
Wypowiedź prof. dr hab. Ewy Rondio, zastępcy dyrektora NCBJ ds. naukowych, kierującej w NCBJ projektem Hyper-Kamiokande
Uczestnicząc w przygotowaniu eksperymentu kolejnej generacji, Hyper-Kamiokande, bierzemy udział w projekcie bardzo ambitnym i wykorzystującym najnowocześniejsze technologie do osiągnięcia wielkiej precyzji planowanych pomiarów. Projekt Hyper-Kamiokande został zatwierdzony na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktur Badawczych. Planowany udział polskiego konsorcjum w budowie eksperymentu, a później w pomiarach i opracowaniu wyników, daje szanse rozwijania nowoczesnych, bardzo czułych detektorów światła i elektroniki wymaganej do ich obsługi. Na Politechnice Warszawskiej i w CAMKu zostanie zbudowanych kilkaset fotodetektorów, a systemy odczytu ich danych będą tworzone także w Krakowie na UJ i AGH. Budowa elementów Hyper-Kamiokande wymaga również udziału polskiego przemysłu.
Z kolei w NCBJ powstanie akcelerator elektronów dedykowany do precyzyjnej kalibracji detektora wraz z linią prowadzenia wiązki. W tym zadaniu zostaną wykorzystane doświadczenia w budowie akceleratorów elektronowych w Świerku dostarczanych m.in. do CERN. Nasz zespół będzie odpowiedzialny za ten ważny element kalibracji również podczas zbierania danych.
Dr Marek Pawłowski
