Fyzici vytvořili a poprvé objevili vysokoenergetické „duchové částice“ uvnitř největšího
Co jsou neutrina?
Název neutrino je v souladu se slovem„neutrální“ z nějakého důvodu. Mají nulový elektrický náboj a téměř nulovou hmotnost. To znamená, že téměř nikdy neinteragují s jinými druhy hmoty. Neutrina se z nějakého důvodu nazývají částice duchů – „létají“ běžnou hmotou rychlostí blízkou rychlosti světla, aniž by se změnily. Každou sekundu projde každým čtverečním centimetrem lidského těla asi 100 miliard neutrin.
Odkud se vzala neutrina?
Neutrina jsou vesmírní tuláci.Některé z nich vznikají jadernými reakcemi na Slunci, kdy se atomy spojují hluboko uvnitř hvězdy. Uvolňují neutrina, která odletí od hvězdy během několika sekund. Některé částice duchů pocházejí z jaderného štěpení zde na Zemi, například v jaderných reaktorech. Dokonce i rozkládající se draslík uvnitř banánu může podle amerického ministerstva energetiky emitovat neutrina.
Neutrina byla poprvé objevena opouštějící jaderný reaktor v roce 1956. Po fotonech jsou považovány za nejhojnější subatomární částice ve vesmíru.
Dvě neutrina. Fotografie pořízena 4. července 1959, NARA & DVIDS Public Domain Archive — GetArchive
Ale navzdory jejich všudypřítomnosti,minimální interakce beznabitých a téměř bezhmotných částic s jinou hmotou je činí neuvěřitelně obtížně detekovatelnými. Aby je zachytili, vědci a inženýři staví detektory neutrin po celém světě. Nejznámější z nich je IceCube Neutrino Observatory, která se nachází na jižním pólu.
Unikátní projev neutrin byl vysvětlen po téměř 10 letech: proč je tak důležitý
On a další slavné experimenty detekce neutrin, jako je japonský detektor Super-Kamiokande, MiniBooNE Fermilab detekovaly neutrina generovaná slunečním zářením.
Nejvýznamnější neutrina
Nejvíce ze všeho vědce fascinují neutrina ve vysokých poloháchenergií. Rodí se, když se spojují hvězdy, rodí se supernovy a když částice z hlubokého vesmíru narážejí do zemské atmosféry.Tito vysokoenergetické přízraky až dosud zůstávaly pro vědce záhadou.
Nyní fyzici objevili použití neutrinDetektor FASER na Large Hadron Collider (LHC), největším urychlovači částic na světě, který se nachází v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN) poblíž Ženevy ve Švýcarsku.Výsledky výzkumu vědci prezentovali na 57. ročníku Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories konference v La Thuila v Itálii. „Objevili jsme neutrina ze zcela nového zdroje – urychlovače částic – kde se dva svazky částic navzájem srážejí při extrémně vysokých energiích,“ řekl Jonathan Feng, fyzik z University of California, Irvine a spolupředseda FASER Collaboration.
Experiment FASER
Forward Search Experiment (FASER) - detektorčástic, navržený a postavený mezinárodním týmem fyziků z CERN Zatímco detektory částic v CERNu jsou známé tím, že mají několik pater a váží tisíce tun, FASER je výjimkou.
FASER váží asi tunu a vejde se do maléhoBoční tunel CERN. Je zajímavé, že byl vyvinut během několika let a využívá náhradní díly z jiných experimentů prováděných v zařízení.
FASER
V neděli vědci týmu FASER na konferenci v Itálii oznámili, že úspěšně detekovali neutrina poté, co se uvnitř LHC srazily dva svazky extrémně vysokoenergetických částic.
Kromě neutrin si klade za cíl i projekt FASERtemná hmota. Temná hmota, o které se předpokládá, že je přítomna ve většině hmoty ve vesmíru, nebyla nikdy předtím detekována. Stejně jako u neutrin může být FASER také prvním experimentem, který pomůže odhalit temnou hmotu v CERNu zahájí za několik měsíců nové kolo srážek částic.
Jak to fyzici dokázali?
Chytit "subatomární duchy", fyzikovépostavili past pro detekci částic: husté kovové desky z olova a wolframu, sendvičové s několika vrstvami emulze detekující světlo. Když se silné paprsky protonů srazily uvnitř LHC, vytvořily proud bočních částic, z nichž malou část tvořila neutrina. Narazily na atomová jádra v hustých kovových plátech a rozpadly se na další částice. Emulzní vrstvy fungovaly stejným způsobem jako staromódní fotografický film – reagovaly s vedlejšími produkty neutrin a otiskovaly sledovatelné obrysy částic, když jimi neutrina procházela.
Práce s touto filmovou emulzía analýzou stop částic fyzici zjistili, že některé značky byly výsledkem výtrysků částic vytvořených neutriny, když procházely deskami. Vědci dokonce určili, kterou ze tří „příchutí“ částic neutrin – tau, mionu nebo elektronu – našli.
V průběhu bylo objeveno šest neutrinexperiment, byl poprvé identifikován v 2021 . Fyzikům trvalo dva roky, než nasbírali dostatek dat, aby potvrdili, že jsou to oni. Nyní vědci doufají, že najdou mnohem více neutrin a plánují je použít ke studiu prostředí v celém vesmíru, kde se tvoří vysokoenergetické částice duchů.
Proč je to tak důležité?
"Tato neutrina s velmi vysokou energií v LHC jsou důležitá."abychom pochopili skutečně vzrušující pozorování v částicové astrofyzice,“ Jamie Boyd, fyzik CERN a spolupředseda FASER. S novými objevy fyzici doufají, že vysvětlí, jak hvězdy hoří a explodují; jak vysokoenergetické interakce neutrin vedou ke vzniku dalších částic ve vesmíru.
Přečtěte si více:
Vědci se domnívají, že tvar vesmíru není takový, jak si každý myslí
Vrtulník NASA ukázal západ slunce na Marsu. Nevypadá jako země.
Jmenována rostlina, jejíž extrakt pomáhá zhubnout bez vedlejších účinků