ニュートリノは宇宙で最もとらえどころのない粒子の 60 つであり、超神秘的な暗黒物質に次ぐものです。 それらは弱い核相互作用に参加し、核融合と崩壊の原因となります。 核で何かが起こるときはいつでも、ニュートリノがあります。 例えば、太陽の核は巨大な核融合反応を起こしているので、もちろん大量のニュートリノを生成します。 科学者によると、親指を太陽に近づけると、毎秒約 億個のニュートリノが親指の爪を通り抜けます。 しかし、ニュートリノが物質と相互作用することはめったにないため、毎秒何兆ものニュートリノが体を通過するとしても、実際に体に当たるニュートリノの総数は、一生のうちに つにすぎません。
ニュートリノは非常に幽霊的であるため、物理学者は何十年もの間、これらの粒子には質量がまったくなく、光の速度で宇宙を移動すると想定してきました。 最近の研究では、ニュートリノは少ないが重要であることが証明されています。 質量の正確な量は、活発な科学研究の対象です。 ニュートリノには、電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノの種類があります。 それぞれが異なるタイプの核反応に関与していますが、残念なことに、 つのタイプのニュートリノはすべて移動中にアイデンティティを変えるという驚くべき能力を持っています。
ニュートリノの質量は、素粒子物理学の標準モデル、つまり基本的な相互作用に関する現在の最良の理論では説明できません。 したがって、物理学者がやりたいことは つあります。 種類のニュートリノの質量を測定し、これらの質量がどこから来るのかを理解することです。 これは、彼らが多くの実験を行わなければならないことを意味します。
たとえば、日本のカミオカンデ実験では、超新星 1987A から放出されたニュートリノを検出することが可能になりました。 そのためには、50 トン以上の水が入ったタンクが必要でした。 南極大陸の IceCube ニュートリノ天文台は、水準を上げることを決定しました。 この天文台は、南極にある 立方キロメートルの固体の氷で構成されており、氷の中に キロメートル沈んでいるエッフェル塔のサイズの受信機が何十本も並んでいます。 年間の運用を経て、IceCube は歴史上最もエネルギーの高いニュートリノのいくつかを検出し、その起源を見つけるための第一歩を踏み出しました。
また興味深い：
なぜカミオカンデもアイスキューブも大量の水を使うのでしょうか? 科学者たちは、ほとんど何でも大きな断片がニュートリノ検出器になり得ると言いますが、純水が理想的です。 通過する何兆ものニュートリノの つがランダムな水分子と衝突すると、短い閃光が放出されます。 天文台には何百もの光受容体が含まれており、水の純度により、これらの検出器はフラッシュの方向、角度、および強度を非常に正確に判断できます (水に不純物が含まれていると、フラッシュが宇宙のどこから来たのかを再構築することは困難です)。音量）。
これらの研究は、通常の「日常的な」ニュートリノの検索に適しています。 しかし、最もエネルギーの高いニュートリノは非常にまれであり、宇宙で最大の巨大イベントによってのみ発生する可能性があるため、最も魅力的で興味深いものです。
残念ながら、IceCube のすべてのパワーは、 年間の観測の後、これらの超強力なニュートリノのほんの一握りしか捕捉できませんでした。 太平洋ニュートリノ実験 (P-ONE) イニシアチブのチームは、太平洋の孤立しているが広大な部分をニュートリノ検出器に変えることを提案しました。 巨大な機械藻類のように、検出器が水中で垂直に立つように、長さ km の長い一連の光検出器がフロートに取り付けられて海底に降ろされると想定されています。
現在、P-ONE の設計には 10 つの 20 ストリング クラスターが含まれており、それぞれに 1400 の光学素子が含まれています。 これは、数キロ離れた太平洋に浮かぶ合計個の光検出器です。 ニュートリノが海水に衝突して小さな閃光を放つと、検出器はそれを追跡できるようになります。
しかし、太平洋はきれいとは言えず、塩分、プランクトン、あらゆる種類の魚の排泄物が漂っています。 これにより、フィラメント間の光の挙動が変化し、正確な測定が困難になります。 したがって、科学者たちは、すべての変数を調整し、ニュートリノを確実に追跡するために、実験には一定のキャリブレーションが必要であると指摘しました。 ただし、P-ONE チームはこれに取り組んでおり、概念実証として小規模な ストリーム デモの作成をすでに計画しています。
また読む：