A neutrínó az univerzum egyik legmegfoghatatlanabb részecskéje, a szupertitokzatos sötét anyag után a második. Részt vesznek a gyenge nukleáris kölcsönhatásban, és felelősek a magfúzióért és a bomlásért. Amikor valami nukleáris történik, neutrínók vannak. Például a Nap magja egy óriási magfúziós reakció, így természetesen elég sok neutrínót termel. A tudósok azt mondják, hogy ha a hüvelykujját a Nap felé tudná tartani, másodpercenként körülbelül 60 milliárd neutrínó haladna át a hüvelykujj körmén. De a neutrínók olyan ritkán lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, hogy bár minden másodpercben billiók és billióik haladnak át a testeden, életed során a testedet ténylegesen eltaláló neutrínók száma nem több, mint egy.
A neutrínók annyira kísértetiesek, hogy a fizikusok évtizedek óta azt feltételezték, hogy ezeknek a részecskéknek nincs tömegük, és fénysebességgel haladnak át az univerzumon. A legújabb tanulmányok bebizonyították, hogy kevés a neutrínó, de fontosak. A tömeg pontos mennyisége aktív tudományos kutatás tárgya. A neutrínóknak három típusa van: az elektronneutrínó, a müonneutrínó és a tau-neutrínó. Mindegyik különböző típusú nukleáris reakciókban vesz részt, és sajnos mindhárom neutrínótípusnak megvan az a rejtélyes képessége, hogy utazásuk során megváltoztassa az identitását.
A neutrínó tömegére nincs magyarázat a részecskefizika standard modelljében, az alapvető kölcsönhatások jelenlegi és legjobb elméletében. A fizikusok tehát két dolgot szeretnének tenni: megmérni a háromféle neutrínó tömegét, és megérteni, honnan származnak ezek a tömegek. Ez azt jelenti, hogy sok kísérletet kell végezniük.
A japán Kamiokande kísérlet például lehetővé tette az 1987A szupernóva által kibocsátott neutrínók kimutatását. Ehhez több mint 50 XNUMX tonna vizet tartalmazó tartályra volt szükségük. Az Antarktiszon található IceCube neutrínó-obszervatórium úgy döntött, hogy magasabbra állítja a lécet. Ez az obszervatórium tömör köbkilométernyi jégből áll a Déli-sarkon, több tucat, Eiffel-torony méretű vevősorral egy kilométerre a jégbe merülve. Tíz évnyi működés után az IceCube észlelte a történelem legenergiásabb neutrínóit, és megtette az első lépéseket eredetük felderítése felé.
Szintén érdekes:
- Az univerzum első részecskéi újra létrejöttek. Spoiler figyelmeztetés: furcsán néznek ki
- Ukrán fizikusok részt vettek egy új elemi részecske - az oderon - felfedezésében
Miért használ ennyi vizet a Kamiokande és az IceCube is? A tudósok szerint egy nagy darab szinte bármiből lehet neutrínódetektor, de a tiszta víz ideális. Amikor az elhaladó neutrínók billiói közül az egyik véletlenszerű vízmolekulával ütközik, rövid fényt bocsát ki. Az obszervatóriumok több száz fotoreceptort tartalmaznak, és a víz tisztasága lehetővé teszi, hogy ezek a detektorok nagyon pontosan meghatározzák a villanás irányát, szögét és intenzitását (ha a vízben szennyeződések lennének, nehéz lenne rekonstruálni, honnan jött a villanás hangerő).
Ezek a vizsgálatok alkalmasak a hétköznapi, "mindennapi" neutrínók keresésére. De a legenergiásabb neutrínók rendkívül ritkák – és a leglenyűgözőbbek és legérdekesebbek, mert csak az univerzum legnagyobb óriáseseményei okozhatják őket.
Sajnos az IceCube minden ereje egy évtizedes megfigyelés után csak egy maroknyi szupererős neutrínót tudott befogni. A Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) kezdeményezés csapata azt javasolta, hogy a Csendes-óceán egy elszigetelt, de hatalmas darabját alakítsák neutrínódetektorlá. Feltételezik, hogy hosszú, kilométeres fotodetektorsorokat engednek le az óceán fenekére, hozzájuk úszókkal, így a detektorok függőlegesen állnak a vízben, akár az óriási mechanikus algák.
Jelenleg a P-ONE kialakítás hét 10 húrból álló klasztert tartalmaz, amelyek mindegyike 20 optikai elemet tartalmaz. Ez összesen 1400 fotodetektor lebeg a Csendes-óceánban több kilométeres távolságban. Amikor a neutrínók elérik az óceán vizét, és kis villanást hajtanak végre, a detektorok képesek lesznek követni azt.
De a Csendes-óceán korántsem tiszta, só, plankton és mindenféle halhulladék lebeg. Ez megváltoztatja a fény viselkedését az izzószálak között, megnehezítve a pontos mérést. Ezért a tudósok megjegyezték, hogy a kísérlet folyamatos kalibrálást igényel az összes változó beállításához és a neutrínók megbízható nyomon követéséhez. A P-ONE csapata azonban ezen dolgozik, és már tervezi egy kisebb, kétfolyamos demó elkészítését a koncepció bizonyítékaként.
Olvassa el még:
- Az asztrofizikusok először nyomon követték a neutroncsillagok és a fekete lyukak egyesülését
- Egy újonnan felfedezett hibrid részecske forradalmasíthatja az elektronikát