Οι φυσικοί δημιούργησαν και ανακάλυψαν για πρώτη φορά «σωματίδια φαντάσματα» υψηλής ενέργειας μέσα στο μεγαλύτερο στον κόσμο
Τι είναι τα νετρίνα;
Το όνομα νετρίνο είναι σύμφωνο με τη λέξη«ουδέτερο» για κάποιο λόγο. Έχουν μηδενικό ηλεκτρικό φορτίο και σχεδόν μηδενική μάζα. Αυτό σημαίνει ότι σχεδόν ποτέ δεν αλληλεπιδρούν με άλλους τύπους ύλης. Τα νετρίνα ονομάζονται σωματίδια-φαντάσματα για κάποιο λόγο — «πετούν» μέσα από τη συνηθισμένη ύλη με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός χωρίς να αλλάζουν. Κάθε δευτερόλεπτο, περίπου 100 δισεκατομμύρια νετρίνα περνούν από κάθε τετραγωνικό εκατοστό του ανθρώπινου σώματος.
Από πού προήλθαν τα νετρίνα;
Τα νετρίνα είναι περιπλανώμενοι στο διάστημα.Μερικά από αυτά προκύπτουν από πυρηνικές αντιδράσεις στον Ήλιο, όταν τα άτομα συντήκονται βαθιά μέσα στο αστέρι. Απελευθερώνουν νετρίνα που πετούν μακριά από το αστέρι μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Μερικά σωματίδια-φαντάσματα προέρχονται από πυρηνική σχάση εδώ στη Γη, όπως σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Ακόμη και η αποσύνθεση καλίου μέσα σε μια μπανάνα μπορεί να εκπέμπει νετρίνα, σύμφωνα με το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ.
Τα νετρίνα ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά να δραπετεύουν από έναν πυρηνικό αντιδραστήρα το 1956. Μετά τα φωτόνια, θεωρούνται τα πιο άφθονα υποατομικά σωματίδια στο Σύμπαν.
Δύο νετρίνα. Η φωτογραφία τραβήχτηκε στις 4 Ιουλίου 1959, NARA & Αρχείο δημόσιου τομέα DVIDS — GetArchive
Όμως παρά την πανταχού παρουσία τους,Η ελάχιστη αλληλεπίδραση σωματιδίων χωρίς φορτίο και σχεδόν χωρίς μάζα με άλλη ύλη καθιστά απίστευτα δύσκολο τον εντοπισμό τους. Για να τα πιάσουν, επιστήμονες και μηχανικοί κατασκευάζουν ανιχνευτές νετρίνων σε όλο τον κόσμο. Το πιο διάσημο από αυτά είναι το IceCube Neutrino Observatory, το οποίο βρίσκεται στο Νότιο Πόλο.
Η μοναδική εκδήλωση των νετρίνων εξηγήθηκε μετά από σχεδόν 10 χρόνια: γιατί είναι τόσο σημαντική
Αυτός και άλλα διάσημα πειράματα ανίχνευσης νετρίνων, όπως ο ανιχνευτής Super-Kamiokande της Ιαπωνίας, MiniBooNE Fermilab ανίχνευσαν νετρίνα που παράγονται από το ηλιακό φως.
Τα πιο «σημαντικά» νετρίνα
Πάνω απ 'όλα, οι επιστήμονες ενδιαφέρονται για τα νετρίνα σε υψηλά επίπεδαενέργειες. Γεννιούνται όταν τα αστέρια συγχωνεύονται, οι σουπερνόβα γεννιούνται και όταν τα σωματίδια από το βαθύ διάστημα πέφτουν στην ατμόσφαιρα της Γης Αυτά τα υψηλής ενέργειας φαντάσματα παρέμεναν μέχρι τώρα ένα μυστήριο για τους επιστήμονες.
Τώρα οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει νετρίνα χρησιμοποιώνταςΑνιχνευτής FASER στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), τον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, που βρίσκεται στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικής Έρευνας (CERN) κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας Οι επιστήμονες παρουσίασαν τα αποτελέσματα της έρευνας στο 57ο Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theor. συνέδριο στη La Thuila της Ιταλίας. «Ανακαλύψαμε τα νετρίνα από μια εντελώς νέα πηγή - επιταχυντές σωματιδίων - όπου δύο δέσμες σωματιδίων συγκρούονται μεταξύ τους σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες», δήλωσε ο Jonathan Feng, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine και συμπρόεδρος της FASER Collaboration.
Πείραμα FASER
Πείραμα αναζήτησης προώθησης (FASER) - ανιχνευτήςσωματίδια, που σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν από μια διεθνή ομάδα φυσικών από το CERN Ενώ οι ανιχνευτές σωματιδίων στο CERN είναι διάσημοι για το ύψος τους σε πολλούς ορόφους και το βάρος τους χιλιάδες τόνους, το FASER αποτελεί εξαίρεση.
Το FASER ζυγίζει περίπου έναν τόνο και χωράει σε ένα μικρόΗ πλαϊνή σήραγγα του CERN. Είναι ενδιαφέρον ότι αναπτύχθηκε σε λίγα μόλις χρόνια και χρησιμοποιεί ανταλλακτικά από άλλα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στις εγκαταστάσεις.
ΦΑΣΕΡ
Την Κυριακή, οι επιστήμονες της ομάδας FASER ανακοίνωσαν σε συνέδριο στην Ιταλία ότι εντόπισαν επιτυχώς νετρίνα μετά από σύγκρουση δύο ακτίνων σωματιδίων εξαιρετικά υψηλής ενέργειας μέσα στον LHC.
Εκτός από τα νετρίνα, το έργο FASER στοχεύει επίσης ναΗ σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη, η οποία πιστεύεται ότι υπάρχει στο μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν, δεν έχει ανιχνευθεί ποτέ πριν. θα ξεκινήσει ένας νέος γύρος συγκρούσεων σωματιδίων σε λίγους μήνες.
Πώς το έκαναν οι φυσικοί;
Για να πιάσουν «υποατομικά φαντάσματα», φυσικοίκατασκεύασε μια παγίδα για την ανίχνευση σωματιδίων: πυκνές μεταλλικές πλάκες από μόλυβδο και βολφράμιο, στριμωμένες με πολλά στρώματα γαλακτώματος ανίχνευσης φωτός. Όταν ισχυρές δέσμες πρωτονίων συγκρούστηκαν μέσα στον LHC, παρήγαγαν ένα ρεύμα πλευρικών σωματιδίων, ένα μικρό κλάσμα των οποίων ήταν νετρίνα. Προσέκρουσαν σε ατομικούς πυρήνες σε πυκνές μεταλλικές πλάκες και διαλύθηκαν σε άλλα σωματίδια. Τα στρώματα του γαλακτώματος λειτουργούσαν με τον ίδιο τρόπο όπως το παλιομοδίτικο φωτογραφικό φιλμ - αντιδρώντας με υποπροϊόντα νετρίνων, αποτύπωσαν τα ανιχνεύσιμα περιγράμματα των σωματιδίων καθώς τα νετρίνα περνούσαν με φερμουάρ.
Δουλεύοντας με αυτό το γαλάκτωμα που μοιάζει με φιλμκαι αναλύοντας τα ίχνη των σωματιδίων, οι φυσικοί διαπίστωσαν ότι ορισμένα από τα σημάδια ήταν το αποτέλεσμα πίδακες σωματιδίων που δημιουργήθηκαν από τα νετρίνα καθώς περνούσαν μέσα από τις πλάκες. Οι επιστήμονες έχουν ακόμη και καθορίσει ποια από τις τρεις «γεύσεις» των σωματιδίων νετρίνων—ταυ, μιόνιο ή ηλεκτρόνιο— βρήκαν.
Έξι νετρίνα ανακαλύφθηκαν στην πορείαπείραμα, εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2021 . Οι φυσικοί χρειάστηκαν δύο χρόνια για να συλλέξουν αρκετά δεδομένα για να επιβεβαιώσουν ότι ήταν αυτοί. Τώρα οι επιστήμονες ελπίζουν να βρουν πολλά περισσότερα νετρίνα και σχεδιάζουν να τα χρησιμοποιήσουν για να μελετήσουν περιβάλλοντα σε όλο το Σύμπαν όπου σχηματίζονται σωματίδια φαντάσματα υψηλής ενέργειας.
Γιατί είναι τόσο σημαντικό;
«Αυτά τα πολύ υψηλής ενέργειας νετρίνα στον LHC είναι σημαντικάγια να κατανοήσουμε πραγματικά συναρπαστικές παρατηρήσεις στην αστροφυσική των σωματιδίων», Jamie Boyd, φυσικός του CERN και συμπρόεδρος του FASER Με νέες ανακαλύψεις, οι φυσικοί ελπίζουν να εξηγήσουν πώς καίγονται και εκρήγνυνται τα αστέρια. πώς οι αλληλεπιδράσεις νετρίνων υψηλής ενέργειας οδηγούν στο σχηματισμό άλλων σωματιδίων στο διάστημα.
Διαβάστε περισσότερα:
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το σχήμα του σύμπαντος δεν είναι αυτό που πιστεύουν όλοι
Ελικόπτερο της NASA έδειξε το ηλιοβασίλεμα στον Άρη. Δεν μοιάζει με γη.
Ονομάστηκε ένα φυτό του οποίου το εκχύλισμα βοηθά στην απώλεια βάρους χωρίς παρενέργειες