Neitrīno ir viena no visnetveramākajām daļiņām Visumā, otrajā vietā aiz supernoslēpumainās tumšās matērijas. Viņi piedalās vājā kodola mijiedarbībā un ir atbildīgi par kodolsintēzi un sabrukšanu. Ikreiz, kad notiek kaut kas kodols, ir neitrīno. Piemēram, Saules kodols ir milzu kodolsintēzes reakcija, tāpēc, protams, tā rada diezgan daudz neitrīno. Zinātnieki saka, ka, ja jūs varētu turēt īkšķi pret Sauli, ik sekundi caur jūsu īkšķa nagu izietu aptuveni 60 miljardi neitrīno. Taču neitrīno tik reti mijiedarbojas ar matēriju, ka, lai gan triljoniem un triljoniem to iziet cauri jūsu ķermenim katru sekundi, jūsu dzīves laikā kopējais neitrīno skaits, kas faktiski skars jūsu ķermeni, ir tikai viens.
Neitrīni ir tik spokaini, ka fiziķi gadu desmitiem ir pieņēmuši, ka šīm daļiņām vispār nav masas un tās pārvietojas pa Visumu ar gaismas ātrumu. Jaunākie pētījumi ir pierādījuši, ka neitrīno ir maz, taču tie ir svarīgi. Precīzs masas daudzums ir aktīvu zinātnisku pētījumu priekšmets. Ir trīs veidu neitrīno: elektronu neitrīno, mionu neitrīno un tau neitrīno. Katrs no tiem ir iesaistīts dažāda veida kodolreakcijās, un diemžēl visiem trim neitrīno veidiem ir neticami spēja mainīt identitāti, ceļojot.
Neitrīno masai nav izskaidrojuma daļiņu fizikas standarta modelī, mūsu pašreizējā un labākajā fundamentālo mijiedarbību teorijā. Tātad fiziķi vēlētos darīt divas lietas: izmērīt trīs veidu neitrīno masas un saprast, no kurienes šīs masas nāk. Tas nozīmē, ka viņiem ir jāveic daudz eksperimentu.
Piemēram, Kamiokandes eksperiments Japānā ļāva atklāt neitrīnus, ko izstaro supernova 1987A. Šim nolūkam viņiem bija nepieciešama tvertne ar vairāk nekā 50 XNUMX tonnu ūdens. IceCube neitrīno observatorija Antarktīdā nolēma pacelt latiņu. Šī observatorija sastāv no cieta kubikkilometra ledus Dienvidpolā, un desmitiem uztvērēju virkņu Eifeļa torņa lielumā, kas ir iegremdētas ledū kilometra garumā. Pēc desmit darbības gadiem IceCube ir atklājis dažus no enerģiskākajiem neitrīno vēsturē un spēris pirmos soļus, lai noskaidrotu to izcelsmi.
Interesanti arī:
- Pirmās daļiņas Visumā ir izveidotas no jauna. Brīdinājums par spoileri: tie izskatās dīvaini
- Ukrainas fiziķi piedalījās jaunas elementārdaļiņas - oderona - atklāšanā
Kāpēc gan Kamiokande, gan IceCube izmanto tik daudz ūdens? Zinātnieki saka, ka liels gabals gandrīz jebko var būt neitrīno detektors, bet tīrs ūdens ir ideāls. Kad viens no triljoniem garām ejošo neitrīno saduras ar nejaušu ūdens molekulu, tas izstaro īsu gaismas uzplaiksnījumu. Observatorijās ir simtiem fotoreceptoru, un ūdens tīrība ļauj šiem detektoriem ļoti precīzi noteikt zibspuldzes virzienu, leņķi un intensitāti (ja ūdenī būtu piemaisījumi, būtu grūti rekonstruēt, no kurienes zibspuldze nākusi). apjoms).
Šie pētījumi ir piemēroti parasto, "ikdienišķo" neitrīno meklējumiem. Bet enerģiskākie neitrīno ir ārkārtīgi reti sastopami, un tie ir aizraujošākie un interesantākie, jo tos var izraisīt tikai lielākie milzu notikumi Visumā.
Diemžēl viss IceCube spēks pēc desmit gadu ilgas novērojumiem spēja notvert tikai nedaudzus šo superjaudīgo neitrīno. Klusā okeāna neitrīno eksperimenta (P-ONE) iniciatīvas komanda ir ierosinājusi izolētu, bet plašu Klusā okeāna daļu pārvērst par neitrīno detektoru. Tiek pieļauts, ka okeāna dzelmē tiks nolaistas garas, kilometrus garas fotodetektoru virtenes, kurām piestiprināti pludiņi, lai detektori ūdenī stāvētu vertikāli kā milzu mehāniskās aļģes.
Pašlaik P-ONE dizains ietver septiņas 10 virkņu kopas, katrā no kurām ir 20 optiskie elementi. Kopumā tie ir 1400 fotodetektori, kas peld Klusajā okeānā vairāku kilometru attālumā. Kad neitrīno trāpīs okeāna ūdenim un radīs nelielu uzplaiksnījumu, detektori varēs to izsekot.
Bet Klusais okeāns nebūt nav tīrs, apkārt peld sāls, planktons un visa veida zivju atkritumi. Tas mainīs gaismas uzvedību starp kvēldiegiem, apgrūtinot precīzu mērījumu. Tāpēc zinātnieki atzīmēja, ka eksperimentam būs nepieciešama pastāvīga kalibrēšana, lai pielāgotu visus mainīgos un droši izsekotu neitrīnos. Tomēr P-ONE komanda strādā pie tā un jau plāno izveidot mazāku divu plūsmu demonstrāciju kā koncepcijas pierādījumu.
Lasi arī:
- Astrofiziķi pirmo reizi izsekoja neitronu zvaigžņu un melno caurumu saplūšanai
- Jaunatklāta hibrīda daļiņa varētu radīt apvērsumu elektronikā