Неутриното е една от най-неуловимите частици във Вселената, на второ място след супермистериозната тъмна материя. Те участват в слабото ядрено взаимодействие и са отговорни за ядрения синтез и разпадане. Винаги, когато се случи нещо ядрено, има неутрино. Например, ядрото на Слънцето е гигантска реакция на ядрен синтез, така че, разбира се, произвежда доста неутрино. Учените казват, че ако можете да държите палеца си нагоре към Слънцето, приблизително 60 милиарда неутрино ще преминават през нокътя на палеца ви всяка секунда. Но неутриното толкова рядко взаимодействат с материята, че въпреки че трилиони и трилиони от тях преминават през тялото ви всяка секунда, през целия ви живот общият брой неутрино, които действително ще ударят тялото ви, е не повече от едно.
Неутриното са толкова призрачни, че от десетилетия физиците приемат, че тези частици изобщо нямат маса и пътуват през Вселената със скоростта на светлината. Последните проучвания доказаха, че неутриното са малко, но са важни. Точното количество маса е обект на активни научни изследвания. Има три вида неутрино: електронно неутрино, мюонно неутрино и тау неутрино. Всеки участва в различни типове ядрени реакции и за съжаление и трите вида неутрино имат странната способност да променят самоличността си, докато пътуват.
Масата на неутриното няма обяснение в Стандартния модел на физиката на елементарните частици, нашата текуща и най-добра теория за фундаменталните взаимодействия. Така че физиците биха искали да направят две неща: да измерят масите на трите вида неутрино и да разберат откъде идват тези маси. Това означава, че те трябва да проведат много експерименти.
Експериментът Kamiokande в Япония, например, направи възможно откриването на неутрино, излъчвано от свръхновата 1987A. За целта им беше необходим резервоар с повече от 50 XNUMX тона вода. Обсерваторията за неутрино IceCube в Антарктика реши да вдигне летвата. Тази обсерватория се състои от солиден кубичен километър лед на Южния полюс, с десетки низове от приемници с размерите на Айфеловата кула, потопени на километър в леда. След десет години работа IceCube откри някои от най-енергичните неутрино в историята и направи първите стъпки към откриването на техния произход.
Също интересно:
- Първите частици във Вселената са пресъздадени. Сигнал за спойлер: изглеждат странно
- Украински физици участваха в откриването на нова елементарна частица - одерон
Защо Kamiokande и IceCube използват толкова много вода? Учените казват, че голямо парче от почти всичко може да бъде детектор на неутрино, но чистата вода е идеална. Когато един от трилионите неутрино, преминаващи покрай него, се сблъска с произволна водна молекула, той излъчва кратка светкавица. Обсерваториите съдържат стотици фоторецептори и чистотата на водата позволява на тези детектори да определят много точно посоката, ъгъла и интензитета на светкавицата (ако водата имаше примеси, би било трудно да се реконструира откъде идва светкавицата в рамките на сила на звука).
Тези изследвания са подходящи за търсене на обикновени, "ежедневни" неутрино. Но най-енергичните неутрино са изключително редки - и те са най-вълнуващите и интересни, защото могат да бъдат причинени само от най-големите гигантски събития във Вселената.
За съжаление, цялата мощ на IceCube, след десетилетие на наблюдение, успя да улови само шепа от тези супермощни неутрино. Екипът на инициативата Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) предложи превръщането на изолирана, но обширна част от Тихия океан в детектор за неутрино. Предполага се, че на дъното на океана ще бъдат спуснати дълги, дълги километри вериги от фотодетектори, към които ще бъдат прикрепени поплавъци, така че детекторите да стоят вертикално във водата, като гигантски механични водорасли.
В момента дизайнът на P-ONE включва седем клъстера от 10 струни, всеки от които съдържа 20 оптични елемента. Това са общо 1400 фотодетектора, които се носят в Тихия океан на разстояние няколко километра. Когато неутриното удари океанската вода и направи малка светкавица, детекторите ще могат да я проследят.
Но Тихият океан далеч не е чист, със сол, планктон и всякакви рибни отпадъци, които плуват наоколо. Това ще промени поведението на светлината между нишките, което ще затрудни точното измерване. Затова учените отбелязаха, че експериментът ще изисква постоянно калибриране, за да се коригират всички променливи и надеждно да се проследят неутрино. Екипът на P-ONE обаче работи върху това и вече планира да създаде по-малка демонстрация с два потока като доказателство за концепцията.
Прочетете също:
- Астрофизиците за първи път проследиха сливането на неутронни звезди и черни дупки
- Новооткрита хибридна частица може да революционизира електрониката