Un detector de particule realizat din foi extrem de subțiri de carbon ar putea fi capabil să detecteze neutrini produși în timpul Big Bang-ului. Dacă acesta va putea fi realizat, detectarea acestor așa-numiți neutrini cu energie ultra joasă ar putea ajuta la o înțelegere mai bună a primelor momente ale universului.
Detectarea oricăror neutrini este o provocare din cauza faptului că aceștia se mișcă prin materie fără a o afecta. Deși neutrinii sunt unele dintre cele mai abundente particule din univers, ei au o masă extrem de mică și nu au încărcare electrică. Pentru a detecta chiar și neutrinii de energie înaltă, creați în evenimente cataclismice, precum exploziile stelelor din apropiere, cercetătorii trebuie să construiască detectoare uriașe, care se întind pe kilometri.
Hugo Tercas din cadrul Universității din Lisabona și Carlo Alfisi din cadrul Universității Politehnice din Milano au creat un detector mult mai mic, care ar putea fi capabil să detecteze neutrini cu energie ultra-scăzută. Detectorul lor are forma unei cutii alungite de doar câțiva centimetri și este compus din zeci de straturi de grafen (foi de carbon care au o grosime de doar un atom).
Cei doi cercetători au calculat că dacă câteva mii de neutrini cu energie ultra-scăzută ar intra în detector, aceștia ar face ca electronii din interiorul grafenului să formeze o stare fierbinte, asemănătoare unui lichid încărcat, numită plasmă. Prin analizarea comportamentului plasmei, ei ar putea deduce viteza și masa neutrinilor.
Electronii existenți în alte materiale decât grafenul nu ar putea forma plasmă după interacțiunea cu neutrinii de energie scăzută. Până în prezent, cercetătorii au construit doar detectoare pentru neutrini cu energii foarte mari.
„Acesta este, într-adevăr, un fel de nou mod de a analiza universul”, a declarat Christopher Tully din cadrul Universității Princeton. El și colaboratorii săi se află în stadiile incipiente ale construirii unui detector diferit, în care neutrinii se ciocnesc cu versiunea radioactivă a hidrogenului numită tritiu și îl fac să se descompună în heliu.
„Construirea noului detector pe bază de grafen va necesita progrese în inginerie și știința materialelor”, a declarat Tercas. De exemplu, în prezent, este dificil să se realizeze foi de grafen de dimensiuni centimetrice și care să nu conțină imperfecțiuni ce pot influența comportamentul plasmei și, în consecință, detectarea neutrinilor.
Irene Tamborra din cadrul Universității din Copenhaga a declarat faptul că detectorul ar putea fi folosit pentru a testa teorii cu privire la universul timpuriu. Locația și viteza neutrinilor imediat după Big Bang ar fi putut influența locul unde s-au format mai târziu galaxiile. În prezent, fizicienii doresc să afle mai multe informații cu privire la neutrini, precum masa lor exactă și dacă ei sunt propriile lor antiparticule.