物理学者が世界最大の粒子の内部に高エネルギーの「ゴースト粒子」を初めて生成し発見した
ニュートリノとは何ですか？
ニュートリノという名前はこの言葉と一致しています「中立」には理由があります。それらは電荷がゼロであり、質量もほぼゼロです。これは、それらが他の種類の物質とほとんど相互作用しないことを意味します。ニュートリノがゴースト粒子と呼ばれるのには理由があります。ニュートリノは、変化することなく光速に近い速度で通常の物質の中を「飛行」します。毎秒、約 1,000 億個のニュートリノが人体の 1 平方センチメートルを通過します。
ニュートリノはどこから来たのでしょうか?
ニュートリノは宇宙をさまよう者です。それらのいくつかは、太陽の中で原子が星の内部で融合するときの核反応から生じます。彼らはニュートリノを放出し、数秒以内に星から飛び去ります。ゴースト粒子の中には、原子炉など、地球上の核分裂から生じるものもあります。米国エネルギー省によると、バナナの内部で崩壊したカリウムでもニュートリノを放出する可能性があるという。
ニュートリノは 1956 年に原子炉から排出されることが初めて発見されました。光子の次に、宇宙で最も豊富な素粒子と考えられています。
２つのニュートリノ。 1959 年 7 月 4 日に撮影された写真、奈良および日本。 DVIDS パブリック ドメイン アーカイブ —アーカイブの取得
しかし、それらが遍在しているにもかかわらず、無電荷およびほぼ質量のない粒子と他の物質との相互作用が最小限であるため、それらの検出は信じられないほど困難になります。それらを捕捉するために、科学者や技術者は世界中でニュートリノ検出器を構築しています。その中で最も有名なのは、南極にあるアイスキューブニュートリノ観測所です。
ニュートリノのユニークな現象は、ほぼ10年後に説明されました：なぜそれがそれほど重要なのですか
彼と日本のスーパーカミオカンデ検出器、MiniBooNE Fermilab などの他の有名なニュートリノ検出実験は、太陽光によって生成されたニュートリノを検出しました。
最も「重要な」ニュートリノ
何よりも科学者たちは高高度のニュートリノに興味を持っています。エネルギー。これらの高エネルギーの幽霊は、星が合体したり、超新星が誕生したり、深宇宙からの粒子が地球の大気に衝突したりするときに誕生します。
現在、物理学者は次の方法を使用してニュートリノを発見しました。スイスのジュネーブ近郊にある欧州原子核研究機構（CERN）にある世界最大の粒子加速器である大型ハドロン衝突型加速器（LHC）のFASER検出器 科学者らは第57回モリオン電弱相互作用と統一理論で研究結果を発表した。イタリアのラ・トゥイラで開催されたカンファレンス。カリフォルニア大学アーバイン校の物理学者であり、FASERコラボレーションの共同議長であるジョナサン・フェン氏は、「私たちは、2つの粒子ビームが非常に高いエネルギーで互いに衝突するまったく新しい発生源である粒子衝突器からニュートリノを発見しました」と述べた。
FASER実験
前方探索実験 (FASER) - 検出器CERN の物理学者の国際チームによって設計および構築された粒子。CERN の粒子検出器は数階建ての高さと数千トンの重さがあることで有名ですが、FASER は例外です。
FASER の重さは約 1 トンで、小さな箱に収まります。CERN のサイド トンネル。興味深いことに、このトンネルはわずか数年で開発され、施設で行われた他の実験の予備部品が使用されています。
フェイザー
日曜日、FASERチームの科学者らはイタリアでの会議で、超高エネルギー粒子の2つのビームがLHC内で衝突した後、ニュートリノの検出に成功したと発表した。
ニュートリノに加えて、FASER プロジェクトは次のことも目指しています。暗黒物質。宇宙のほとんどの物質に存在すると考えられている暗黒物質は、これまで検出されたことがありません。ニュートリノと同様、FASER は CERN における暗黒物質の検出に役立つ最初の実験になる可能性があります。数か月以内に新たな粒子衝突が始まるだろう。
物理学者はどうやってそれを行ったのでしょうか？
「亜原子の幽霊」を捕まえるために物理学者たちは粒子を検出するためのトラップを構築しました。これは、鉛とタングステンの緻密な金属板で、光検出乳剤のいくつかの層で挟まれています。強力な陽子線が LHC 内で衝突すると、側粒子の流れが生成され、その一部がニュートリノでした。それらは緻密な金属板の中で原子核に衝突し、他の粒子に崩壊した。乳剤層は昔ながらの写真フィルムと同じように機能し、ニュートリノの副産物と反応して、ニュートリノが粒子を通過するときに追跡可能な粒子の輪郭を焼き付けました。
このフィルム状エマルジョンを使った作業そして物理学者たちは、粒子の軌跡を分析することによって、マークの一部はニュートリノがプレートを通過するときに生成した粒子のジェットの結果であることを発見しました。科学者たちは、ニュートリノ粒子の 3 つの「フレーバー」 (タウ、ミューオン、電子) のどれを発見したかまで特定しました。
コース内で6個のニュートリノを発見実験で、2021 年に初めて特定されました。物理学者たちは、それが彼らであることを確認するのに十分なデータを収集するのに 2 年かかりました。現在、科学者たちはさらに多くのニュートリノを発見することを望んでおり、高エネルギーのゴースト粒子が形成される宇宙全体の環境を研究するためにそれらを使用することを計画しています。
なぜそんなに重要なのですか？
「LHC 内のこれらの非常に高エネルギーのニュートリノは重要です素粒子天体物理学における真に刺激的な観測を理解するために」とCERN物理学者でFASER共同議長のジェイミー・ボイド氏は、新しい発見によって、星がどのように燃え、爆発するのかを説明したいと考えている。高エネルギーニュートリノ相互作用がどのように宇宙で他の粒子の形成につながるのか。
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