Fizikai sukūrė ir pirmą kartą atrado didelės energijos „vaiduoklio daleles“ didžiausioje pasaulyje.
Kas yra neutrinai?
Pavadinimas neutrinas sutampa su žodžiu„neutralus“ dėl priežasties. Jie turi nulinį elektros krūvį ir beveik nulinę masę. Tai reiškia, kad jie beveik niekada nesąveikauja su kitų rūšių medžiagomis. Neutrinai ne veltui vadinami dalelėmis vaiduokliai – jie „skrenda“ per įprastą medžiagą greičiu, artimu šviesos greičiui, nesikeičiant. Kas sekundę per kiekvieną kvadratinį žmogaus kūno centimetrą praeina apie 100 milijardų neutrinų.
Iš kur atsirado neutrinai?
Neutrinos yra kosmoso klajokliai.Kai kurie susidaro dėl Saulės branduolinių reakcijų, kai atomai susilieja giliai žvaigždės viduje. Jie išskiria neutrinus, kurie nuo žvaigždės nuskrenda per kelias sekundes. Kai kurios vaiduoklio dalelės atsiranda dėl branduolio dalijimosi čia, Žemėje, pavyzdžiui, branduoliniuose reaktoriuose. Pasak JAV Energetikos departamento, net irstantis kalis banano viduje gali išskirti neutrinus.
Pirmą kartą iš branduolinio reaktoriaus išbėgantys neutrinai buvo aptikti 1956 m. Po fotonų jie laikomi gausiausiomis subatominėmis dalelėmis Visatoje.
Du neutrinai. Nuotrauka daryta 1959 m. liepos 4 d., NARA & DVIDS viešojo domeno archyvas — Gaukite archyvą
Tačiau nepaisant jų paplitimo,dėl minimalios bekrovės ir beveik bemasių dalelių sąveikos su kita medžiaga jas nepaprastai sunku aptikti. Norėdami juos sugauti, mokslininkai ir inžinieriai visame pasaulyje kuria neutrinų detektorius. Žymiausia iš jų – IceCube Neutrino observatorija, esanti Pietų ašigalyje.
Unikalus neutrinų pasireiškimas buvo paaiškintas beveik po 10 metų: kodėl tai taip svarbu
Jis ir kiti garsūs neutrinų aptikimo eksperimentai, tokie kaip Japonijos Super-Kamiokande detektorius, MiniBooNE Fermilab aptiko saulės spindulių sukurtus neutrinus.
„Svarbiausi“ neutrinai
Labiausiai mokslininkus domina aukštai esantys neutrinaienergijos. Jie gimsta, kai susilieja žvaigždės, gimsta supernovos ir kai į Žemės atmosferą atsitrenkia dalelės iš gilios erdvės. Šios didelės energijos vaiduokliai iki šiol liko paslaptimi.
Dabar fizikai atrado neutrinus naudojantFASER detektorius didžiajame hadronų greitintuve (LHC), didžiausiame pasaulyje dalelių greitintuve, esančiame Europos branduolinių tyrimų organizacijoje (CERN) netoli Ženevos, Šveicarijoje. konferencijoje La Tuiloje, Italijoje. „Mes atradome neutrinus iš visiškai naujo šaltinio – dalelių greitintuvų – kur du dalelių pluoštai susiduria vienas su kitu esant itin didelei energijai“, – sakė Kalifornijos universiteto (Irvine) fizikas Jonathanas Fengas ir vienas iš FASER bendradarbiavimo pirmininkų.
Greitesnis eksperimentas
Persiųsti paieškos eksperimentą (FASER) – detektoriusdalelės, suprojektuotos ir pagamintos tarptautinės fizikų iš CERN komandos. Nors CERN dalelių detektoriai garsėja tuo, kad yra kelių aukštų ir sveria tūkstančius tonų, FASER yra išimtis.
FASER sveria apie toną ir telpa į mažąCERN šoninis tunelis. Įdomu, kad jis buvo sukurtas vos per kelerius metus ir jame naudojamos atsarginės dalys iš kitų objekte atliktų eksperimentų.
GREIČIAU
Sekmadienį FASER komandos mokslininkai konferencijoje Italijoje paskelbė sėkmingai aptikę neutrinus po dviejų itin didelės energijos dalelių pluoštų susidūrimo LHC viduje.
Be neutrinų, FASER projektu taip pat siekiamatamsioji medžiaga. Tamsioji medžiaga, kurios, kaip manoma, yra daugumoje Visatos medžiagos, niekada anksčiau nebuvo aptikta. Kaip ir neutrinų atveju, FASER taip pat gali būti pirmasis eksperimentas, padedantis aptikti tamsiąją medžiagą CERN po kelių mėnesių prasidės naujas dalelių susidūrimų ciklas.
Kaip fizikai tai padarė?
Pagauti „subatominius vaiduoklius“, fizikaipastatytas dalelių aptikimo gaudyklė: tankios metalinės švino ir volframo plokštės, įterptos keliais šviesą aptinkančios emulsijos sluoksniais. Kai LHC viduje susidūrė galingi protonų pluoštai, jie sukūrė šoninių dalelių srautą, iš kurių nedidelė dalis buvo neutrinai. Jie trenkėsi į tankiose metalinėse plokštelėse esančius atomų branduolius ir suskilo į kitas daleles. Emulsijos sluoksniai veikė taip pat, kaip ir senamadiškos fotografijos juostos – reaguodami su neutrinų šalutiniais produktais, jie įspaudė atsekamus dalelių kontūrus, kai neutrinai prasiskverbia pro juos.
Darbas su šia plėvelę primenančia emulsijao išanalizavę dalelių pėdsakus, fizikai nustatė, kad kai kurios žymės atsirado dėl dalelių čiurkšlių, kuriuos sukūrė neutrinai, kai jie praeina per plokšteles. Mokslininkai netgi nustatė, kurį iš trijų neutrinų dalelių „skonių“ – tau, miuoną ar elektroną – jie rado.
Kurso metu aptikti šeši neutrinaieksperimentas, pirmą kartą buvo nustatytas 2021 . Fizikams prireikė dvejų metų, kol surinko pakankamai duomenų, kad patvirtintų, jog tai jie. Dabar mokslininkai tikisi rasti daug daugiau neutrinų ir planuoja juos panaudoti tyrinėdami aplinkas visoje Visatoje, kur susidaro didelės energijos dalelės.
Kodėl tai taip svarbu?
„Šie labai didelės energijos neutrinai LHC yra svarbūssuprasti tikrai įdomius dalelių astrofizikos stebėjimus“, – Jamie Boydas, CERN fizikas ir vienas iš FASER pirmininkų. kaip didelės energijos neutrinų sąveika lemia kitų dalelių susidarymą erdvėje.
Skaityti daugiau:
Mokslininkai mano, kad visatos forma nėra tokia, kokią galvoja visi
NASA sraigtasparnis parodė saulėlydį Marse. Tai neatrodo kaip žemė.
Pavadintas augalu, kurio ekstraktas padeda sulieknėti be pašalinio poveikio