Τα νετρίνα σχηματίζονται κατά τις αντιδράσεις σύντηξης στον Ήλιο και σε άλλα αστέρια όταν το υδρογόνο (Η) μετατρέπεται σε ήλιο (He), σε εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων (σουπερνόβα), στις ραδιενεργές διασπάσεις κάποιων στοιχείων στο εσωτερικό της γης, στις κοσμικές ακτίνες, στους επιταχυντές καθώς και στους πυρηνικούς αντιδραστήρες Είναι επίσης πιθανόν ένα μεγάλο μέρος της σκοτεινής ύλης ν α αποτελείται από πρωταρχικά νετρίνα από την αρχική φάση του Big Bang..

Η μελέτη των νετρίνων έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον γιατί πιστεύουμε ότι θα προσφέρει πληροφορίες για βίαια κοσμικά φαινόμενα.
Είναι επίσης πιθανό να δώσει απαντήσεις σε μερικούς από τους πιο επίμονους «γρίφους» της φυσικής – σε ερωτήματα όπως γιατί στο σύμπαν σπανίζει η αντιύλη ή ποια είναι η φύση της σκοτεινής ύλης.

Τα νετρίνα δεν έχουν φορτίο και λόγω της απειροελάχιστης μάζας τους αλληλεπιδρούν πολύ σπάνια με την ύλη. Επομένως είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστούν.
Σ΄ αυτή την ασθενή αλληλεπίδραση με την ύλη στηρίζεται η αρχή λειτουργίας των ανιχνευτών τους.

Πώς όμως ανιχνεύονται;

Λόγω της ασθενούς αλληλεπίδρασής τους με την ύλη οι ανιχνευτές νετρίνων πρέπει να είναι πολύ μεγάλοι για να ανιχνεύουν σημαντικό αριθμό νετρίνων.
Κατασκευάζονται συνήθως υπόγεια ή υποθαλάσσια για να είναι απομονωμένοι από τις κοσμικές ακτίνες και άλλες ακτινοβολίες υποβάθρου.

Οι διάφοροι τύποι ανιχνευτών νετρίνων διακρίνονται ανάλογα με τη μέθοδο ανίχνευσης που χρησιμοποιούν.

• Ένα είδος ανιχνευτών είναι οι ανιχνευτές Cherenkov, οι οποίοι εκμεταλλεύονται την ακτινοβολία Cherenkov. Διαθέτουν δεξαμενή μεγάλου όγκου διαφανούς υλικού, όπως το νερό ή ο πάγος και αρκετούς φωτοπολλαπλασιαστές, οι οποίοι λειτουργούν σαν ανιχνευτές φωτεινών σημάτων.

  

  Όταν ένα νετρίνο συγκρουστεί με ηλεκτρόνιο από άτομο του νερού ή πάγου παράγεται ένα ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο, το οποίο κινείται ταχύτερα από το φως στο νερό όχι όμως ταχύτερα από το φως στο κενό, δημιουργώντας ένα είδος φωτεινής έκρηξης . Αυτό δημιουργεί έναν κώνο ακτινοβολίας Cherenkov, η οποία είναι ανιχνεύσιμη από τους φωτοπολλαπλασιαστές.
  Η ανάλυση του φωτεινού σήματος των σωματιδίων δίνει στοιχεία για το νετρίνο που τα παρήγαγε.

• Ένας άλλος τρόπος ανίχνευσης νετρίνων είναι η ραδιοχημική μέθοδος. Οι ανιχνευτές αυτού του είδους αποτελούνται από μία δεξαμενή γεμάτη με ένα υγρό που περιέχει στοιχεία όπως το χλώριο ή το γάλλιο.
  Όταν ένα νετρίνο αλληλεπιδρά με ένα άτομο χλωρίου (37Cl) το τελευταίο μετατρέπεται σε αργό (37Ar). Τα νετρίνα ανιχνεύονται με τη μέτρηση της ραδιενεργούς διάσπασης του αργού.. Παρόμοια λειτουργούν και οι ανιχνευτές γαλλίου.
  Οι ανιχνευτές αυτοί μπορουν να μετρήσουν μόνο τον αριθμό των νετρίνων.
• 

Δύο επιστήμονες ο Raymond Davis Jr. και ο Masatoshi Koshiba κατάφεραν να ανιχνεύσουν για πρώτη φορά τα ηλιακά νετρίνα και να αποδείξουν ότι η ενέργεια του ήλιου προέρχεται από την πυρηνική σύντηξη. Για την επιτυχία τους αυτή επιβραβεύτηκαν με το βραβείο Νόμπελ φυσικής 2002.

Ο Raymond Davis Jr στη δεκαετία του 1960 δημιούργησε έναν υπόγειο ανιχνευτή χλωρίου σε ένα ορυχείο χρυσού στη Νότια Ντακότα των ΗΠΑ .
Υπολόγισε ότι τα ηλιακά νετρίνα υψηλής ενέργειας που διέρχονται από τη δεξαμενή πρέπει να σχηματίζουν 20 άτομα αργού το μήνα κατά μέσο όρο και ανέπτυξε έναν τρόπο μέτρησης αυτών.
Ο αριθμός νετρίνων που μέτρησε ήταν αρκετά μικρότερος από την πρόβλεψή του έτσι ανακαλύφθηκε το πρόβλημα των ηλιακών νετρίνων.

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Masatoshi Koshiba σε έναν άλλο γιγάντιο ανιχνευτή Cherenkov, τον Kamiokande στην Ιαπωνία επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα του Davis.

Το έργο του Raymond Davis και του Masatoshi Koshiba οδήγησε σε απροσδόκητες ανακαλύψεις και σε ένα νέο, εντατικό πεδίο έρευνας, νετρίνο-αστρονομία.

Δύο άλλοι φυσικοί ο Takaaki Kajita και ο Arthur B. Mc Donald επικεφαλής δύο μεγάλων πειραμάτων στους ανιχνευτές SNO (ανιχνευτής Cherenkov) (2001)και Super Kamiokande(1998) αντίστοιχα απέδειξαν το φαινόμενο της ταλάντωσης των νετρίνων και πήραν γι αυτό το βραβείο Νόμπελ φυσικής 2015.

Αρκετά πειράματα για τη μελέτη του “σωματιδίου – φάντασμα”, όπως αποκαλείται, βρίσκονται σε εξέλιξη τώρα ή σχεδιάζονται να πραγματοποιηθούν στο άμεσο μέλλον σε όλον τον πλανήτη με τη βοήθεια εντυπωσιακών ανιχνευτών, οι οποίοι αναφέρονται παρακάτω:

GERDA, Ιταλία
SNO, Καναδάς
Daya Bay Neutrino Experiment, Κίνα
Super Kamiokande, Ιαπωνία
IceCube, Νότιος Πόλος
KM3NeT

Μερικές από τις πιο σημαντικές παρατηρήσεις: 

→ Η πρώτη παρατήρηση κοσμικών νετρίνων υψηλής ενέργειας έγινε το 2013, η οποία παρείχε στοιχεία για την ύπαρξη εξωγαλαξιακών πηγών σωματιδίων υψηλής ενέργειας και άνοιξε ένα νέο πεδίο της αστροφυσικής.

→ Η ανίχνευση ενός επεισοδίου  νετρίνων υψηλής ενέργειας καταγράφηκε το 2017 που εντοπίστηκε σε ένα blazar, τον TXS 0506+056, έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα με μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Αυτό παρείχε την πρώτη άμεση ένδειξη σύνδεσης μεταξύ νετρίνων υψηλής ενέργειας και ενεργών γαλαξιακών πυρήνων.

→ Νετρίνο  από υπερκαινοφανή αστέρα ανιχνεύθηκε το 2020 και παρείχε την πρώτη άμεση παρατήρηση νετρίνων μιας έκρηξης υπερκαινοφανή σε άλλο μακρινό γαλαξία¹  Αυτό επέστρεψε στους ερευνητές να μελετήσουν τον μηχανισμό της έκρηξης με μεγάλη λεπτομέρεια.

→ Η ανίχνευση ενός επεισοδίου  νετρίνων υψηλής ενέργειας το 2021 εντοπίστηκε στον NGC1068, έναν μακρινό Seyfert γαλαξία με μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του σε απόσταση 47 εκατομμυρίων ετών φωτός μακριά, παρέχοντας περαιτέρω στοιχεία για τη σύνδεση μεταξύ των νετρίνων υψηλών ενεργειών και των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων.

( Ένα βίντεο που δείχνει τον ανιχνευτή Kamiokande)

(Ένα βίντεο προσομοίωσης που δείχνει την ανίχνευση νετρίνων από γαλαξιακό ενεργειακό πυρήνα blazar.)

Πηγές:

https://en.wikipedia.org/wiki/Super-Kamiokande

https://www.google.com/search?q=kamiokande+neutrino+observatory&newwindow=1&sxsrf=ALeKk03kke077K3qLOsx38frGrjVmlkN1A:1591960539408&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=3VQsapymoMbMXM%253A%252CHFJl9TNYyCWD2M%252C_&vet=1&usg=AI4_-kQ1sWx2vTK6CQPP2QzuW_ZG3v9RCA&sa=X&ved=2ahUKEwj4pcqTk_zpAhWBoXEKHXfTBn4Q9QEwDnoECAkQGg&biw=1536&bih=674#imgrc=3VQsapymoMbMXM:
https://www.abc.net.au/news/2019-06-17/inside-super-kamiokande-360-tour/11209104?nw=0

https://m.naftemporiki.gr/story/1103988

https://2science.gr/icecube/