Neutríno je jednou z najviac nepolapiteľných častíc vo vesmíre, hneď po supertajomnej temnej hmote. Zúčastňujú sa slabej jadrovej interakcie a sú zodpovedné za jadrovú fúziu a rozpad. Kedykoľvek sa stane niečo jadrové, sú tam neutrína. Napríklad jadro Slnka je obrovská jadrová fúzna reakcia, takže samozrejme produkuje pomerne veľa neutrín. Vedci tvrdia, že ak by ste mohli držať palec hore k Slnku, každú sekundu by cez váš necht prešlo približne 60 miliárd neutrín. Ale neutrína interagujú s hmotou tak zriedka, že aj keď ich každú sekundu prejdú vaším telom bilióny a bilióny, počas vášho života celkový počet neutrín, ktoré skutočne zasiahnu vaše telo, nie je väčší ako jeden.
Neutrína sú také strašidelné, že fyzici celé desaťročia predpokladali, že tieto častice nemajú vôbec žiadnu hmotnosť a cestujú vesmírom rýchlosťou svetla. Nedávne štúdie dokázali, že neutrín je málo, ale sú dôležité. Presné množstvo hmoty je predmetom aktívneho vedeckého výskumu. Existujú tri typy neutrín: elektrónové neutríno, miónové neutríno a tau neutríno. Každý z nich sa podieľa na rôznych typoch jadrových reakcií a nanešťastie, všetky tri typy neutrín majú zázračnú schopnosť meniť identitu počas cestovania.
Hmotnosť neutrín nemá žiadne vysvetlenie v štandardnom modeli časticovej fyziky, našej súčasnej a najlepšej teórii základných interakcií. Fyzici by teda chceli urobiť dve veci: zmerať hmotnosti troch typov neutrín a pochopiť, odkiaľ tieto hmotnosti pochádzajú. To znamená, že musia vykonať veľa experimentov.
Experiment Kamiokande v Japonsku napríklad umožnil odhaliť neutrína vyžarované supernovou 1987A. Na to potrebovali nádrž s viac ako 50 XNUMX tonami vody. Neutrínové observatórium IceCube v Antarktíde sa rozhodlo zvýšiť latku. Toto observatórium pozostáva z pevného kubického kilometra ľadu na južnom póle s desiatkami reťazcov prijímačov veľkosti Eiffelovej veže ponorených kilometer do ľadu. Po desiatich rokoch prevádzky IceCube detegoval niektoré z najenergickejších neutrín v histórii a podnikol prvé kroky k nájdeniu ich pôvodu.
Tiež zaujímavé:
- Prvé častice vo vesmíre boli znovu vytvorené. Upozornenie spojlera: vyzerajú zvláštne
- Ukrajinskí fyzici sa podieľali na objave novej elementárnej častice – oderónu
Prečo Kamiokande aj IceCube spotrebujú toľko vody? Vedci tvrdia, že detektorom neutrín môže byť veľký kus takmer čohokoľvek, ale ideálna je čistá voda. Keď sa jedno z biliónov neutrín, ktoré prechádzajú okolo, zrazí s náhodnou molekulou vody, vyžaruje krátky záblesk svetla. Observatóriá obsahujú stovky fotoreceptorov a čistota vody umožňuje týmto detektorom veľmi presne určiť smer, uhol a intenzitu záblesku (ak by voda obsahovala nečistoty, bolo by ťažké rekonštruovať, odkiaľ záblesk pochádzal). objem).
Tieto štúdie sú vhodné na hľadanie obyčajných, „každodenných“ neutrín. Najenergetickejšie neutrína sú však extrémne zriedkavé – a sú najfascinujúcejšie a najzaujímavejšie, pretože ich môžu spôsobiť len najväčšie obrovské udalosti vo vesmíre.
Bohužiaľ, všetka sila IceCube po desaťročí pozorovania dokázala zachytiť len hŕstku týchto supersilných neutrín. Tím z iniciatívy Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) navrhol premenu izolovaného, ale obrovského kusu Tichého oceánu na detektor neutrín. Predpokladá sa, že na dno oceánu budú spustené dlhé, kilometer dlhé reťazce fotodetektorov, na ktorých budú pripevnené plaváky, takže detektory budú stáť vo vode vertikálne ako obrie mechanické riasy.
V súčasnosti dizajn P-ONE obsahuje sedem 10-strunových klastrov, z ktorých každý obsahuje 20 optických prvkov. Ide celkovo o 1400 fotodetektorov plávajúcich v Tichom oceáne vo vzdialenosti niekoľkých kilometrov. Keď neutrína zasiahnu oceánsku vodu a urobia malý záblesk, detektory ich budú môcť sledovať.
Ale Tichý oceán nie je ani zďaleka čistý, okolo pláva soľ, planktón a všelijaký rybí odpad. Tým sa zmení správanie svetla medzi vláknami, čo sťaží presné meranie. Vedci preto poznamenali, že experiment si bude vyžadovať neustálu kalibráciu na úpravu všetkých premenných a spoľahlivé sledovanie neutrína. Tím P-ONE na tom však pracuje a už teraz plánuje vytvorenie menšieho dvojstreamového dema ako dôkazu konceptu.
Prečítajte si tiež:
- Astrofyzici po prvý raz vystopovali zlúčenie neutrónových hviezd a čiernych dier
- Novoobjavená hybridná častica by mohla spôsobiť revolúciu v elektronike