Neutrinul este una dintre cele mai evazive particule din univers, a doua după super-misterioasa materie întunecată. Ei participă la interacțiunea nucleară slabă și sunt responsabili de fuziunea și dezintegrarea nucleară. Ori de câte ori se întâmplă ceva nuclear, există neutrini. De exemplu, miezul Soarelui este o reacție gigantică de fuziune nucleară, așa că, desigur, produce o mulțime de neutrini. Oamenii de știință spun că, dacă ai putea ține degetul mare spre Soare, aproximativ 60 de miliarde de neutrini ar trece prin unghia degetului tău în fiecare secundă. Dar neutrinii interacționează atât de rar cu materia încât, deși trilioane și trilioane dintre ei trec prin corpul tău în fiecare secundă, de-a lungul vieții, numărul total de neutrini care îți vor lovi de fapt corpul nu este mai mult de unul.
Neutrinii sunt atât de fantomatici încât de zeci de ani fizicienii au presupus că aceste particule nu au deloc masă și călătoresc prin univers cu viteza luminii. Studii recente au demonstrat că neutrinii sunt puțini, dar sunt importanți. Cantitatea exactă de masă este subiectul cercetării științifice active. Există trei tipuri de neutrini: neutrinul electronic, neutrinul muon și neutrinul tau. Fiecare este implicat în diferite tipuri de reacții nucleare și, din păcate, toate cele trei tipuri de neutrini au capacitatea neobișnuită de a schimba identitățile pe măsură ce călătoresc.
Masa neutrinilor nu are nicio explicație în Modelul standard al fizicii particulelor, teoria noastră actuală și cea mai bună a interacțiunilor fundamentale. Așadar, fizicienii ar dori să facă două lucruri: să măsoare masele celor trei tipuri de neutrini și să înțeleagă de unde provin aceste mase. Aceasta înseamnă că trebuie să efectueze o mulțime de experimente.
Experimentul Kamiokande din Japonia, de exemplu, a făcut posibilă detectarea neutrinilor emiși de supernova 1987A. Pentru aceasta, aveau nevoie de un rezervor cu peste 50 de tone de apă. Observatorul de neutrini IceCube din Antarctica a decis să ridice ștacheta. Acest observator constă dintr-un kilometru cub solid de gheață la Polul Sud, cu zeci de șiruri de receptoare de mărimea Turnului Eiffel scufundate la un kilometru în gheață. După zece ani de funcționare, IceCube a detectat unii dintre cei mai energici neutrini din istorie și a făcut primii pași către găsirea originii lor.
Interesant de asemenea:
- Au fost recreate primele particule din univers. Alertă spoiler: arată ciudat
- Fizicienii ucraineni au participat la descoperirea unei noi particule elementare - oderonul
De ce atât Kamiokande, cât și IceCube folosesc atât de multă apă? Oamenii de știință spun că o bucată mare din aproape orice poate fi un detector de neutrini, dar apa pură este ideală. Atunci când unul dintre trilioanele de neutrini care trec pe acolo se ciocnește cu o moleculă de apă aleatorie, emite un scurt fulger de lumină. Observatoarele conțin sute de fotoreceptori, iar puritatea apei le permite acestor detectoare să determine direcția, unghiul și intensitatea blițului foarte precis (dacă apa ar avea impurități, ar fi dificil de reconstruit de unde a venit blițul în interiorul blițului). volum).
Aceste studii sunt potrivite pentru căutări de neutrini obișnuiți, „de zi cu zi”. Dar cei mai energici neutrini sunt extrem de rari – și sunt cei mai fascinanti și mai interesanți, deoarece pot fi cauzați doar de cele mai mari evenimente gigantice din univers.
Din păcate, toată puterea lui IceCube, după un deceniu de observare, a reușit să captureze doar o mână dintre acești neutrini superputernici. Echipa de la Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) a propus să transforme o bucată izolată, dar vastă din Oceanul Pacific, într-un detector de neutrini. Se presupune că șiruri lungi de fotodetectoare lungi de un kilometru vor fi coborâte pe fundul oceanului, cu flotoare atașate de ele, astfel încât detectoarele să stea vertical în apă, ca niște alge mecanice gigantice.
În prezent, designul P-ONE include șapte grupuri cu 10 șiruri, fiecare conținând 20 de elemente optice. Acesta este un total de 1400 de fotodetectoare care plutesc în Oceanul Pacific la o distanță de câțiva kilometri. Când neutrinii lovesc apa oceanului și fac un fulger mic, detectoarele vor putea să o urmărească.
Dar Oceanul Pacific este departe de a fi curat, cu sare, plancton și tot felul de deșeuri de pește care plutesc în jur. Acest lucru va schimba comportamentul luminii dintre filamente, făcând dificilă măsurarea cu precizie. Prin urmare, oamenii de știință au remarcat că experimentul va necesita o calibrare constantă pentru a ajusta toate variabilele și a urmări în mod fiabil neutrinii. Cu toate acestea, echipa P-ONE lucrează la acest lucru și intenționează deja să creeze o demonstrație mai mică în două fluxuri ca dovadă a conceptului.
Citeste si:
- Astrofizicienii au urmărit pentru prima dată fuziunea stelelor neutronice și a găurilor negre
- O particulă hibridă recent descoperită ar putea revoluționa electronica