Fysikere har skapt og oppdaget for første gang høyenergiske "spøkelsespartikler" inne i verdens største
Hva er nøytrinoer?
Navnet nøytrino er konsonant med ordet"nøytral" av en grunn. De har null elektrisk ladning og nesten null masse. Dette betyr at de nesten aldri samhandler med andre typer materie. Nøytrinoer kalles spøkelsespartikler av en grunn - de "flyr" gjennom vanlig materie med en hastighet nær lysets hastighet uten å endre seg. Hvert sekund passerer rundt 100 milliarder nøytrinoer gjennom hver kvadratcentimeter av menneskekroppen.
Hvor kom nøytrinoer fra?
Nøytrinoer er romvandrere.Noen av dem oppstår fra kjernefysiske reaksjoner i solen, når atomer smelter sammen dypt inne i stjernen. De slipper ut nøytrinoer, som flyr bort fra stjernen i løpet av sekunder. Noen spøkelsespartikler kommer fra kjernefysisk fisjon her på jorden, for eksempel i atomreaktorer. Selv råtnende kalium inne i en banan kan avgi nøytrinoer, ifølge US Department of Energy.
Nøytrinoer ble først oppdaget når de forlot en atomreaktor i 1956. Etter fotoner regnes de som de mest tallrike subatomære partiklene i universet.
To nøytrinoer. Bilde tatt 4. juli 1959, NARA & DVIDS Public Domain Archive — GetArchive
Men til tross for deres allestedsnærværende,den minimale interaksjonen mellom ladningsløse og nesten masseløse partikler med annet materiale gjør dem utrolig vanskelige å oppdage. For å fange dem bygger forskere og ingeniører nøytrino-detektorer rundt om i verden. Den mest kjente av dem er IceCube Neutrino Observatory, som ligger på Sydpolen.
Den unike manifestasjonen av nøytrinoer ble forklart etter nesten 10 år: hvorfor er det så viktig
Han og andre kjente nøytrino-deteksjonseksperimenter som Japans Super-Kamiokande-detektor, MiniBooNE Fermilab, oppdaget nøytrinoer generert av sollys.
De mest "viktige" nøytrinoene
Mest av alt er forskere fascinert av nøytrinoer på høykantenergier. De blir født når stjerner smelter sammen, supernovaer blir født, og når partikler fra det store rommet krasjer inn i jordens atmosfære.Disse høyenergiske spøkelsene har til nå forblitt et mysterium for forskere.
Nå har fysikere oppdaget nøytrinoer ved hjelp avFASER-detektor ved Large Hadron Collider (LHC), verdens største partikkelakselerator, lokalisert ved European Organization for Nuclear Research (CERN) nær Genève, Sveits. Forskerne presenterte forskningsresultatene på den 57. Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories konferanse i La Thuila, Italia. "Vi oppdaget nøytrinoer fra en helt ny kilde - partikkelkollidere - der to stråler av partikler kolliderer med hverandre ved ekstremt høye energier," sa Jonathan Feng, fysiker ved University of California, Irvine og medformann for FASER Collaboration.
FASER-eksperiment
Forward Search Experiment (FASER) - detektorpartikler, designet og bygget av et internasjonalt team av fysikere fra CERN Mens partikkeldetektorer ved CERN er kjent for å være flere etasjer høye og veie tusenvis av tonn, er FASER et unntak.
FASER veier omtrent et tonn og passer i en litenCERNs sidetunnel. Interessant nok ble den utviklet på få år og bruker reservedeler fra andre eksperimenter utført ved anlegget.
FASER
Søndag kunngjorde FASER-teamets forskere på en konferanse i Italia at de hadde detektert nøytrinoer med suksess etter at to stråler med ekstremt høyenergipartikler kolliderte inne i LHC.
I tillegg til nøytrinoer har FASER-prosjektet også som mål åmørk materie. Mørk materie, som antas å være tilstede i det meste av materien i universet, har aldri blitt oppdaget før. Som med nøytrinoer, kan FASER også være det første eksperimentet som hjelper til med å oppdage mørk materie i CERN starter en ny runde med partikkelkollisjoner om noen måneder.
Hvordan gjorde fysikere det?
For å fange "subatomære spøkelser", fysikerebygget en partikkeldeteksjonsfelle: tette metallplater av bly og wolfram, klemt med flere lag av en lysdetekterende emulsjon. Da kraftige stråler av protoner kolliderte inne i LHC, produserte de en strøm av sidepartikler, hvorav en liten andel var nøytrinoer. De krasjet inn i atomkjerner i tette metallplater og gikk i oppløsning til andre partikler. Emulsjonslagene fungerte på samme måte som gammeldags fotografisk film - de reagerte med nøytrino-biprodukter, og preget de sporbare konturene til partikler når nøytrinoene glidde gjennom dem.
Arbeider med denne filmlignende emulsjonenog ved å analysere partikkelsporene fant fysikere at noen av merkene var et resultat av stråler av partikler skapt av nøytrinoer når de passerte gjennom platene. Forskere har til og med bestemt hvilken av de tre "smakene" av nøytrinopartikler - tau, myon eller elektron - de fant.
Seks nøytrinoer oppdaget i løpeteksperiment, ble først identifisert i 2021 . Det tok fysikere to år å samle inn nok data til å bekrefte at det var dem. Nå håper forskere å finne mange flere nøytrinoer og planlegger å bruke dem til å studere miljøer over hele universet der spøkelsespartikler med høy energi dannes.
Hvorfor er det så viktig?
"Disse svært høyenerginøytrinoene i LHC er viktigeå forstå virkelig spennende observasjoner innen partikkelastrofysikk,” Jamie Boyd, CERN-fysiker og medformann i FASER. Med nye oppdagelser håper fysikere å forklare hvordan stjerner brenner og eksploderer; hvordan nøytrinointeraksjoner med høy energi fører til dannelse av andre partikler i rommet.
Les mer:
Forskere tror at formen på universet ikke er det alle tror
NASA-helikopter viste solnedgang på Mars. Det ser ikke ut som jord.
Kåret til en plante hvis ekstrakt hjelper å gå ned i vekt uten bivirkninger