Fyysikot ovat luoneet ja löytäneet ensimmäistä kertaa korkean energian "haamuhiukkasia" maailman suurimman
Mitä ovat neutriinot?
Nimi neutrino on sopusoinnussa sanan kanssa"neutraali" syystä. Niiden sähkövaraus on nolla ja massa lähes nolla. Tämä tarkoittaa, että ne eivät juuri koskaan ole vuorovaikutuksessa muun tyyppisten aineiden kanssa. Neutriinoja kutsutaan haamuhiukkasiksi syystä – ne "lentävät" tavallisen aineen läpi nopeudella, joka on lähellä valonnopeutta muuttumatta. Joka sekunti noin 100 miljardia neutriinoa kulkee ihmiskehon jokaisen neliösenttimetrin läpi.
Mistä neutriinot tulivat?
Neutriinot ovat avaruuden vaeltajia.Jotkut niistä syntyvät Auringon ydinreaktioista, kun atomit sulautuvat syvällä tähden sisällä. Ne vapauttavat neutriinoja, jotka lentävät pois tähdestä muutamassa sekunnissa. Jotkut haamuhiukkaset tulevat ydinfissiosta täällä maan päällä, kuten ydinreaktoreissa. Yhdysvaltain energiaministeriön mukaan jopa banaanin sisällä oleva hajoava kalium voi päästää neutriinoja.
Neutriinot löydettiin ensimmäisen kerran ydinreaktorista poistuvan vuonna 1956. Fotonien jälkeen niitä pidetään universumin yleisimpinä subatomisina hiukkasina.
Kaksi neutriinoa. Kuva otettu 4. heinäkuuta 1959, NARA & DVIDS Public Domain Archive — HaeArkisto
Mutta niiden yleisyydestä huolimattaVarautumattomien ja lähes massattomien hiukkasten minimaalinen vuorovaikutus muun aineen kanssa tekee niistä uskomattoman vaikean havaita. Niiden kiinni saamiseksi tutkijat ja insinöörit rakentavat neutriinoilmaisimia ympäri maailmaa. Tunnetuin niistä on IceCube Neutrino Observatory, joka sijaitsee etelänavalla.
Neutriinojen ainutlaatuinen ilmentymä selitettiin lähes 10 vuoden jälkeen: miksi se on niin tärkeä
Hän ja muut kuuluisat neutriinojen havaitsemiskokeet, kuten japanilainen Super-Kamiokande-ilmaisin MiniBooNE Fermilab havaitsivat auringonvalon synnyttämiä neutriinoja.
"Tärkeimmät" neutriinot
Ennen kaikkea tiedemiehiä kiehtovat korkealla olevat neutriinotenergiat. Ne syntyvät, kun tähdet sulautuvat yhteen, syntyvät supernovat ja kun syvän avaruuden hiukkaset törmäävät maan ilmakehään. Nämä korkeaenergiset haamut ovat tähän asti jääneet tutkijoille mysteeriksi.
Nyt fyysikot ovat löytäneet neutriinoja käyttämälläFASER-detektori LHC:ssä, maailman suurimmassa hiukkaskiihdyttimessä, joka sijaitsee Euroopan ydintutkimusorganisaatiossa (CERN) lähellä Geneveä Sveitsissä.Tutkijat esittelivät tutkimustuloksia 57. Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories -tapahtumassa. konferenssi La Thuilassa, Italiassa. "Löysimme neutriinoja täysin uudesta lähteestä - hiukkasten törmättimistä - joissa kaksi hiukkassädettä törmäävät toisiinsa erittäin suurilla energioilla", sanoi Jonathan Feng, Kalifornian yliopiston fyysikko, Irvine ja FASER Collaborationin toinen puheenjohtaja.
NOPEAMPI kokeilu
Forward Search Experiment (FASER) - ilmaisinhiukkaset, jonka on suunnitellut ja rakentanut kansainvälinen CERNin fyysikkoryhmä. Vaikka CERNin hiukkasilmaisimet ovat kuuluisia useiden kerrosten korkeista ja tuhansia tonneja painavista, FASER on poikkeus.
FASER painaa noin tonnin ja mahtuu pieneenCERNin sivutunneli. Mielenkiintoista on, että se kehitettiin vain muutamassa vuodessa ja siinä käytetään varaosia muista laitoksella tehdyistä kokeista.
NOPEAMPI
Sunnuntaina FASER-tiimin tutkijat ilmoittivat konferenssissa Italiassa, että he olivat onnistuneesti havainneet neutriinoja sen jälkeen, kun kaksi erittäin korkean energian hiukkassädettä törmäsi LHC:n sisällä.
FASER-projektin tavoitteena on neutriinojen lisäksipimeää ainetta. Pimeää ainetta, jonka uskotaan olevan läsnä suurimmassa osassa maailmankaikkeuden aineista, ei ole havaittu koskaan aikaisemmin. Kuten neutriinojen kohdalla, FASER voi myös olla ensimmäinen koe, joka auttaa havaitsemaan pimeää ainetta CERNissä aloittaa uuden hiukkastörmäyskierroksen muutaman kuukauden kuluttua.
Miten fyysikot tekivät sen?
"Subatomisten haamujen" kiinni saamiseksi, fyysikotrakensi hiukkasten havaitsemisloukun: tiheät metallilevyt lyijyä ja volframia, jotka on kerrostettu useilla kerroksilla valontunnistusemulsiota. Kun voimakkaat protoninsäteet törmäsivät LHC:n sisällä, ne tuottivat sivuhiukkasten virran, joista pieni osa oli neutriinoja. Ne törmäsivät atomiytimiin tiheissä metallilevyissä ja hajosivat muiksi hiukkasiksi. Emulsiokerrokset toimivat samalla tavalla kuin vanhanaikaiset valokuvafilmit – reagoiessaan neutriinojen sivutuotteiden kanssa ne painoivat hiukkasten jäljitettävissä olevat ääriviivat, kun neutriinot tunkeutuivat niiden läpi.
Työskentely tämän kalvomaisen emulsion kanssaja analysoimalla hiukkasten jälkiä, fyysikot havaitsivat, että jotkin jäljet olivat seurausta neutriinojen synnyttämien hiukkassuihkujen seurauksena, kun ne kulkivat levyjen läpi. Tiedemiehet ovat jopa määrittäneet, minkä kolmesta neutriinohiukkasten "mausta" - tau, myon tai elektroni - he löysivät.
Kurssin aikana löydetty kuusi neutriinoakokeilu, tunnistettiin ensimmäisen kerran 2021 . Fyysikoilta kesti kaksi vuotta kerätä tarpeeksi tietoa varmistaakseen, että se oli he. Nyt tutkijat toivovat löytävänsä paljon lisää neutriinoja ja aikovat käyttää niitä tutkiakseen ympäristöjä kaikkialla universumissa, joissa muodostuu korkean energian haamuhiukkasia.
Miksi se on niin tärkeää?
"Nämä erittäin korkean energian neutriinot LHC:ssä ovat tärkeitäymmärtääksemme todella jännittäviä hiukkasten astrofysiikan havaintoja", Jamie Boyd, CERNin fyysikko ja FASERin toinen puheenjohtaja. Uusien löytöjen avulla fyysikot toivovat voivansa selittää kuinka tähdet palavat ja räjähtävät; kuinka korkeaenergiset neutrinovuorovaikutukset johtavat muiden hiukkasten muodostumiseen avaruudessa.
Lue lisää:
Tiedemiehet uskovat, että maailmankaikkeuden muoto ei ole sitä, mitä kaikki ajattelevat
NASA-helikopteri näytti auringonlaskua Marsissa. Se ei näytä maalta.
Nimetty kasvi, jonka uute auttaa laihtumaan ilman sivuvaikutuksia