중성미자는 우주에서 가장 찾기 힘든 입자 중 하나이며 매우 신비한 암흑 물질에 이어 두 번째입니다. 그들은 약한 핵 상호 작용에 참여하고 핵 융합 및 붕괴를 담당합니다. 핵 문제가 발생할 때마다 중성미자가 있습니다. 예를 들어, 태양의 핵은 거대한 핵융합 반응이므로 당연히 상당히 많은 중성미자를 생성합니다. 과학자들은 엄지손가락을 태양에 대고 있으면 60초에 약 억 개의 중성미자가 엄지손톱을 통과할 것이라고 말합니다. 그러나 중성미자는 물질과 매우 드물게 상호 작용하므로 초당 수조 및 수조 개의 중성미자가 신체를 통과하더라도 평생 동안 실제로 신체에 충돌할 중성미자의 총 수는 개를 넘지 않습니다.
중성미자는 너무 유령같아서 수십 년 동안 물리학자들은 이 입자들이 질량이 전혀 없고 빛의 속도로 우주를 여행한다고 가정했습니다. 최근 연구에 따르면 중성미자는 거의 없지만 중요합니다. 질량의 정확한 양은 활발한 과학적 연구의 주제입니다. 중성미자에는 전자 중성미자, 뮤온 중성미자 및 타우 중성미자의 세 가지 유형이 있습니다. 각각은 서로 다른 유형의 핵 반응에 관여하며 불행히도 세 가지 유형의 중성미자 모두 이동하면서 정체를 바꾸는 놀라운 능력을 가지고 있습니다.
중성미자 질량은 기본 상호작용에 대한 우리의 현재 최고의 이론인 입자 물리학의 표준 모델에 설명이 없습니다. 그래서 물리학자들은 두 가지 일을 하고자 합니다. 세 가지 유형의 중성미자의 질량을 측정하고 이 질량이 어디에서 오는지 이해하는 것입니다. 이것은 그들이 많은 실험을 수행해야 함을 의미합니다.
예를 들어 일본의 Kamiokande 실험은 초신성 1987A에서 방출되는 중성미자를 탐지하는 것을 가능하게 했습니다. 이를 위해서는 50톤 이상의 물이 담긴 탱크가 필요했습니다. 남극의 IceCube 중성미자 관측소는 기준을 높이기로 결정했습니다. 이 관측소는 남극에 있는 단단한 입방 킬로미터의 얼음으로 구성되어 있으며 킬로미터의 얼음 속에 에펠탑 크기의 수신기가 수십 개의 끈으로 잠겨 있습니다. 년의 운영 끝에 IceCube는 역사상 가장 강력한 중성미자를 감지하고 그 기원을 찾기 위한 첫 걸음을 내디뎠습니다.
또한 흥미로운 점:
Kamiokande와 IceCube는 왜 그렇게 많은 물을 사용합니까? 과학자들은 거의 모든 것의 큰 조각이 중성미자 탐지기가 될 수 있지만 순수한 물이 이상적이라고 말합니다. 지나가는 수조 개의 중성미자 중 하나가 임의의 물 분자와 충돌하면 짧은 섬광을 방출합니다. 천문대는 수백 개의 광수용체를 포함하고 있으며, 물의 순도를 통해 이러한 탐지기는 섬광의 방향, 각도 및 강도를 매우 정확하게 결정할 수 있습니다(물에 불순물이 있으면 섬광이 내부에서 어디서 왔는지 재구성하기 어려울 것입니다. 용량).
이 연구는 평범한 "일상적인" 중성미자를 검색하는 데 적합합니다. 그러나 가장 에너지가 넘치는 중성미자는 극히 드물며, 우주에서 가장 큰 사건에 의해서만 발생할 수 있기 때문에 가장 매혹적이고 흥미롭습니다.
불행히도 년 간의 관찰 끝에 IceCube의 모든 능력은 이러한 초강력 중성미자 중 소수만 포착할 수 있었습니다. 태평양 중성미자 실험(P-ONE) 이니셔티브의 팀은 태평양의 고립되었지만 광대한 부분을 중성미자 탐지기로 바꾸는 것을 제안했습니다. km 길이의 긴 광검출기 스트링은 부유물이 부착된 상태로 바다 바닥으로 내려갈 것이며, 따라서 탐지기는 거대한 기계 조류처럼 물 속에 수직으로 세워지게 됩니다.
현재 P-ONE 디자인에는 각각 10개의 광학 요소가 포함된 20개의 1400현 클러스터가 포함되어 있습니다. 이것은 수 킬로미터 떨어진 태평양에 떠 있는 총 개의 광검출기입니다. 중성미자가 바닷물에 부딪혀 작은 섬광을 일으키면 탐지기가 그것을 추적할 수 있을 것입니다.
그러나 태평양은 염분, 플랑크톤 및 모든 종류의 물고기 폐기물이 떠다니고 있어 깨끗하지 않습니다. 이것은 필라멘트 사이의 빛의 거동을 변화시켜 정확한 측정을 어렵게 만듭니다. 따라서 과학자들은 실험이 모든 변수를 조정하고 중성미자를 안정적으로 추적하기 위해 지속적인 보정이 필요하다고 지적했습니다. 그러나 P-ONE 팀은 이 작업을 진행 중이며 이미 개념 증명으로 더 작은 스트림 데모를 만들 계획입니다.
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