Voor het eerst hebben natuurkundigen hoogenergetische ‘spookdeeltjes’ gecreëerd en ontdekt in ‘s werelds grootste
Wat zijn neutrino's?
De naam neutrino komt overeen met het woord“neutraal” om een reden. Ze hebben geen elektrische lading en bijna geen massa. Dit betekent dat ze vrijwel nooit interactie hebben met andere soorten materie. Neutrino's worden niet voor niets spookdeeltjes genoemd: ze 'vliegen' door gewone materie met een snelheid die dicht bij de snelheid van het licht ligt, zonder te veranderen. Elke seconde passeren ongeveer 100 miljard neutrino's elke vierkante centimeter van het menselijk lichaam.
Waar komen neutrino's vandaan?
Neutrino's zijn ruimtezwervers.Sommige ontstaan door kernreacties in de zon, waarbij atomen diep in de ster samensmelten. Ze laten neutrino’s vrij, die binnen enkele seconden van de ster wegvliegen. Sommige spookdeeltjes zijn afkomstig van kernsplijting hier op aarde, zoals in kernreactoren. Zelfs rottend kalium in een banaan kan volgens het Amerikaanse ministerie van Energie neutrino's uitstoten.
In 1956 werden voor het eerst neutrino’s ontdekt die een kernreactor verlieten. Na fotonen worden ze beschouwd als de meest voorkomende subatomaire deeltjes in het heelal.
Twee neutrino's. Foto genomen op 4 juli 1959, NARA & DVD's publiek domeinarchief — Ontvang archief
Maar ondanks hun alomtegenwoordigheid,de minimale interactie van ladingsloze en bijna massaloze deeltjes met andere materie maakt ze ongelooflijk moeilijk te detecteren. Om ze te vangen, bouwen wetenschappers en ingenieurs over de hele wereld neutrinodetectoren. De bekendste daarvan is het IceCube Neutrino Observatory, dat zich op de Zuidpool bevindt.
De unieke manifestatie van neutrino's werd na bijna 10 jaar verklaard: waarom is het zo belangrijk?
Hij en andere beroemde neutrino-detectie-experimenten, zoals de Japanse Super-Kamiokande-detector, MiniBooNE Fermilab, ontdekten neutrino's gegenereerd door zonlicht.
De meest "belangrijke" neutrino's
Bovenal zijn wetenschappers geïntrigeerd door neutrino's in de hoogteenergieën. Ze worden geboren wanneer sterren samensmelten, supernova's worden geboren en wanneer deeltjes uit de verre ruimte in de atmosfeer van de aarde neerstorten. Deze hoogenergetische geesten zijn tot nu toe een mysterie gebleven voor wetenschappers.
Nu hebben natuurkundigen neutrino's ontdekt met behulp vanFASER-detector bij de Large Hadron Collider (LHC), 's werelds grootste deeltjesversneller, gevestigd bij de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN) nabij Genève, Zwitserland. De wetenschappers presenteerden de onderzoeksresultaten op de 57e Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories. conferentie in La Thuila, Italië. “We hebben neutrino’s ontdekt uit een geheel nieuwe bron – deeltjesbotsers – waarbij twee bundels deeltjes met extreem hoge energieën met elkaar in botsing komen”, zegt Jonathan Feng, natuurkundige aan de Universiteit van Californië, Irvine en medevoorzitter van de FASER Collaboration.
FASER-experiment
Voorwaarts zoekexperiment (FASER) - detectordeeltjes, ontworpen en gebouwd door een internationaal team van natuurkundigen van CERN Hoewel deeltjesdetectoren op CERN bekend staan omdat ze meerdere verdiepingen hoog zijn en duizenden tonnen wegen, is FASER een uitzondering.
FASER weegt ongeveer een ton en past in een kleineDe zijtunnel van CERN. Interessant genoeg werd deze in slechts een paar jaar ontwikkeld en worden reserveonderdelen gebruikt van andere experimenten die in de faciliteit zijn uitgevoerd.
FASER
Zondag maakten wetenschappers van het FASER-team op een conferentie in Italië bekend dat ze met succes neutrino's hadden gedetecteerd nadat twee bundels van extreem hoogenergetische deeltjes in de LHC met elkaar in botsing waren gekomen.
Naast neutrino's richt het FASER-project zich daar ook opdonkere materie. Donkere materie, waarvan wordt aangenomen dat deze aanwezig is in de meeste materie in het heelal, is nog nooit eerder gedetecteerd. Net als bij neutrino’s zou FASER ook het eerste experiment kunnen zijn dat helpt bij het detecteren van donkere materie in CERN. zal over een paar maanden een nieuwe ronde van deeltjesbotsingen beginnen.
Hoe deden natuurkundigen het?
Om "subatomaire geesten" te vangen, natuurkundigenbouwde een val voor het detecteren van deeltjes: dichte metalen platen van lood en wolfraam, ingeklemd met verschillende lagen van een lichtdetecterende emulsie. Toen krachtige bundels protonen in de LHC met elkaar botsten, produceerden ze een stroom zijdeeltjes, waarvan een klein deel neutrino's waren. Ze botsten tegen atoomkernen in dichte metalen platen en vielen uiteen in andere deeltjes. De emulsielagen werkten op dezelfde manier als ouderwetse fotografische film: ze reageerden met bijproducten van neutrino's en drukten de traceerbare contouren van deeltjes af terwijl de neutrino's er doorheen snelden.
Werken met deze filmachtige emulsieen door de deeltjessporen te analyseren, ontdekten natuurkundigen dat sommige van de markeringen het resultaat waren van deeltjesdeeltjes die door neutrino's werden gecreëerd toen ze door de platen gingen. Wetenschappers hebben zelfs bepaald welke van de drie ‘smaken’ van neutrinodeeltjes – tau, muon of elektron – ze hebben gevonden.
Zes neutrino's ontdekt tijdens de cursusexperiment, werd voor het eerst geïdentificeerd in 2021. Het kostte natuurkundigen twee jaar om voldoende gegevens te verzamelen om te bevestigen dat zij het waren. Nu hopen wetenschappers nog veel meer neutrino's te vinden en zijn ze van plan deze te gebruiken om omgevingen in het hele heelal te bestuderen waar hoogenergetische spookdeeltjes worden gevormd.
Waarom is het zo belangrijk?
“Deze neutrino’s met zeer hoge energie in de LHC zijn belangrijkom echt opwindende observaties in de deeltjesastrofysica te begrijpen”, zegt Jamie Boyd, natuurkundige van CERN en medevoorzitter van FASER. Met nieuwe ontdekkingen hopen natuurkundigen uit te leggen hoe sterren branden en exploderen; hoe hoogenergetische neutrino-interacties leiden tot de vorming van andere deeltjes in de ruimte.
Lees verder:
Wetenschappers geloven dat de vorm van het universum niet is wat iedereen denkt
NASA-helikopter toonde zonsondergang op Mars. Het lijkt niet op aarde.
Genoemd naar een plant waarvan het extract helpt om gewicht te verliezen zonder bijwerkingen