Fysikere har skabt og opdaget for første gang højenergiske "spøgelsespartikler" inde i verdens største
Hvad er neutrinoer?
Navnet neutrino er konsonant med ordet"neutral" af en grund. De har nul elektrisk ladning og næsten nul masse. Det betyder, at de næsten aldrig interagerer med andre typer stof. Neutrinoer kaldes spøgelsespartikler af en grund - de "flyver" gennem almindeligt stof med en hastighed tæt på lysets hastighed uden at ændre sig. Hvert sekund passerer omkring 100 milliarder neutrinoer gennem hver kvadratcentimeter af den menneskelige krop.
Hvor kom neutrinoer fra?
Neutrinoer er rumvandrere.Nogle er skabt af kernereaktioner i Solen, når atomer smelter sammen dybt inde i stjernen. De frigiver neutrinoer, som flyver væk fra stjernen i løbet af få sekunder. Nogle spøgelsespartikler kommer fra nuklear fission her på Jorden, såsom i atomreaktorer. Selv henfaldende kalium inde i en banan kan udsende neutrinoer, ifølge det amerikanske energiministerium.
Neutrinoer blev først opdaget, da de forlod en atomreaktor i 1956. Efter fotoner betragtes de som de mest udbredte subatomære partikler i universet.
To neutrinoer. Foto taget 4. juli 1959, NARA & DVIDS Public Domain Archive — GetArchive
Men på trods af deres allestedsnærværende,den minimale interaktion mellem ladningsløse og næsten masseløse partikler med andet stof gør dem utroligt svære at opdage. For at fange dem bygger videnskabsmænd og ingeniører neutrino-detektorer rundt om i verden. Den mest berømte af dem er IceCube Neutrino Observatory, som er placeret på Sydpolen.
Den unikke manifestation af neutrinoer blev forklaret efter næsten 10 år: hvorfor er det så vigtigt
Han og andre berømte neutrino-detektionseksperimenter såsom Japans Super-Kamiokande-detektor, MiniBooNE Fermilab, opdagede neutrinoer genereret af sollys.
De mest "vigtige" neutrinoer
Mest af alt er videnskabsmænd fascineret af neutrinoer på højkantenergier. De fødes, når stjerner smelter sammen, supernovaer fødes, og når partikler fra det dybe rum styrter ind i jordens atmosfære. Disse højenergiske spøgelser har indtil nu forblevet et mysterium for videnskabsmænd.
Nu har fysikere opdaget neutrinoer vhaFASER-detektor ved Large Hadron Collider (LHC), verdens største partikelaccelerator, placeret ved European Organisation for Nuclear Research (CERN) nær Genève, Schweiz. Forskerne præsenterede forskningsresultaterne ved den 57. Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories. konference i La Thuila, Italien. "Vi opdagede neutrinoer fra en helt ny kilde - partikelkollidere - hvor to stråler af partikler kolliderer med hinanden ved ekstremt høje energier," sagde Jonathan Feng, fysiker ved University of California, Irvine og medformand for FASER Collaboration.
FASER eksperiment
Forward Search Experiment (FASER) - detektorpartikler, designet og bygget af et internationalt team af fysikere fra CERN Mens partikeldetektorer hos CERN er berømte for at være flere etager høje og veje tusindvis af tons, er FASER en undtagelse.
FASER vejer omkring et ton og passer i en lilleCERNs sidetunnel. Interessant nok blev den udviklet på få år og bruger reservedele fra andre eksperimenter udført på anlægget.
FASER
Søndag annoncerede FASER-teamets forskere på en konference i Italien, at de med succes havde opdaget neutrinoer, efter at to stråler af ekstremt højenergipartikler kolliderede inde i LHC.
Udover neutrinoer har FASER-projektet også til formålmørkt stof. Mørkt stof, som menes at være til stede i det meste af stoffet i universet, er aldrig blevet opdaget før. Som med neutrinoer kan FASER også være det første eksperiment, der hjælper med at opdage mørkt stof i CERN begynder en ny omgang partikelkollisioner om et par måneder.
Hvordan gjorde fysikere det?
For at fange "subatomære spøgelser", fysikerebygget en partikeldetektionsfælde: tætte metalplader af bly og wolfram, klemt med flere lag af en lysdetekterende emulsion. Da kraftige stråler af protoner kolliderede inde i LHC, producerede de en strøm af sidepartikler, hvoraf en lille del var neutrinoer. De styrtede ned i atomkerner i tætte metalplader og gik i opløsning til andre partikler. Emulsionslagene fungerede på samme måde som gammeldags fotografisk film - idet de reagerede med neutrino-biprodukter, prægede de sporbare konturer af partikler, da neutrinoerne lynede igennem dem.
Arbejder med denne filmlignende emulsionog ved at analysere partikelsporene fandt fysikere ud af, at nogle af mærkerne var resultatet af stråler af partikler skabt af neutrinoer, da de passerede gennem pladerne. Forskere har endda bestemt, hvilken af de tre "smag" af neutrinopartikler - tau, muon eller elektron - de fandt.
Seks neutrinoer opdaget i løbeteksperiment, blev først identificeret i 2021 . Det tog fysikere to år at indsamle nok data til at bekræfte, at det var dem. Nu håber forskerne at finde mange flere neutrinoer og planlægger at bruge dem til at studere miljøer i hele universet, hvor der dannes højenergiske spøgelsespartikler.
Hvorfor er det så vigtigt?
"Disse meget højenergi neutrinoer i LHC er vigtigeat forstå virkelig spændende observationer inden for partikelastrofysik,” Jamie Boyd, CERN-fysiker og medformand for FASER Med nye opdagelser håber fysikere at forklare, hvordan stjerner brænder og eksploderer. hvordan højenergi-neutrino-interaktioner fører til dannelsen af andre partikler i rummet.
Læs mere:
Forskere mener, at universets form ikke er, hvad alle tror
NASA helikopter viste solnedgang på Mars. Det ligner ikke jorden.
Opkaldt en plante, hvis ekstrakt hjælper med at tabe sig uden bivirkninger