Сваке секунде кроз људско тело прође 100 трилиона неутрина. Ови мали, скоро без масе
Неутрини су општи назив за неутраланфундаменталне честице са полуцелим спином, које учествују само у слабим и гравитационим интеракцијама и припадају класи лептона. Тренутно су позната три типа неутрина: електронски, мионски и тау неутрини, као и њихове одговарајуће античестице.&нбсп;
Неутрини се производе у многим процесима, нпр.током термонуклеарних реакција у унутрашњости звезда и приликом експлозија супернова. Проблем је у томе што је ове честице невероватно тешко открити. За ово је потребан јединствени детектор који може да их открије.
Где се налазе неутрини?
Изградња неутринске опсерваторије ИцеЦубена Јужном полу званично је завршена 18. децембра 2010. године. Развијен је за тражење космичких неутрина високе енергије. Сам детектор се састоји од 5.160 оптичких сензора - дигиталних оптичких модула (ДОМ) - смештених у кубном километру антарктичког леда.
Како се манифестује неутрино?
Када неутрино ступи у интеракцију са молекулом леда,настале секундарне наелектрисане честице емитују плаву светлост кроз процес познат као Черенковљево зрачење. Светлост тада пролази кроз лед и може доћи до неких ДОМ-ова. Као резултат тога, истраживачи реконструишу енергију и правац честице. Овај процес је заснован на знању о оптичким својствима леда. Међутим, једном је ова манифестација неутрина веома изненадила научнике.
Черенковско зрачење је облик енергијекоји се може посматрати као плави сјај изазван наелектрисаним честицама које чине атоме (електрони и протони) који се крећу у одређеном окружењу брзинама већим од брзине светлости.
Јединствени феномен
У&нбсп;2013, запослени у ИцеЦубе сарадњиприметио јединствену појаву где је уочена светлост извора светлости зависила од правца светлости. Ефекат је познат као оптичка анизотропија леда. До сада су истраживачи покушавали да опишу анизотропију користећи варијације у апсорпцији и расејању узроковане нечистоћама, али без успеха.
Анизотропија је разлика у својствима средине у различитимправци унутар овог окружења; за разлику од изотропије. С обзиром на нека својства, средина може бити изотропна, а у односу на друга анизотропна; степен анизотропије такође може да варира.
У новој студији објављенојУ часопису Тхе Цриоспхере, особље ИцеЦубе-а је то објаснило. Испоставило се да се појавио као резултат дволомних својстава издужених ледених кристала, који савијају светлост у два правца. Другим речима, без двоструког преламања, светлост долази радијално из изотропног извора светлости, а са двоструким преламањем полако одступа ка оси леденог „тока“.
Илустрација која приказује новоотворенооптички ефекат: Без двоструког преламања (горе), светлост се емитује радијално из изотропног извора светлости.&нбсп;Са двоструким ломом (доле), светлост се полако одбија ка оси леденог тока.&нбсп;
Заслуге: Јацк Пирин/ИцеЦубе Цоллаборатион
Ово откриће је искоришћено за стварање новогоптички модел леда заснован на дволому - СпицеБФР. Користи се у моделирању детектора и већ је значајно побољшао интерпретацију светлосних образаца који су резултат интеракције честица у леду.
20 година истраживања
Оптички модел леда који користи ИцеЦубе сарадња развијен је од раних дана претходног експеримента АМАНДА.
Експеримент АМАНДА (Антарктички мион и неутриноДетекторски низ је антарктички низ детектора миона и неутрина. У ствари, ово је неутрински телескоп који се налази испод станице јужног пола Амундсен-Скот. 2005. године, након девет година рада, АМАНДА је званично постала део пројекта наследника, ИцеЦубе неутрино опсерваторије.
Већ више од 20 година, научници су додавали нова открићапознатом схватању леда, укључујући нестанак заробљених ваздушних мехурића на дубинама знатно изнад детектора и да на дубинама ледени покривач Јужног пола садржи најчистији лед на планети.
Да побољшам претходне покушаје описаанизотропије, сарадници су пажљиво проучавали овај ефекат, откривајући његову корелацију са дубоким развојем својстава ледених кристала. Ово је навело научнике да верују да многи насумично одабрани мали кристали који чине лед играју улогу у посматраној анизотропији.
Шта су научници урадили?
Да би проучавали физику, водили су симулације,који је моделовао различите путање којима је светлост могла да иде унутар детектора. Затим су упоредили симулиране податке са великим скупом података о калибрацији преузетим из ИцеЦубе-а.
ен.фреепик.цом
Скуп података за калибрацију ИцеЦубе садржиподаци са&нбсп;60&нбсп;000&нбсп;ЛЕД диода којима су опремљени сви ДОМ-ови. Они, заузврат, емитују узастопне импулсе светлости у лед, а затим се користе за калибрацију оптичких својстава леда.
Шта је следеће и зашто је то важно?
Поређење индикатора помогло је научницима да направезакључак о&нбсп;просечном облику и&нбсп;величини кристала леда унутар ИцеЦубе-а. Ово узбудљиво ново откриће подстиче стварање нових симулација и прилагођавање тренутних метода реконструкције како би се објаснио СпицеБФР модел.
Ово откриће неће помоћи само да се ИцеЦубе побољшареконструисане интеракције неутрина. Истраживање има импликације на област глациологије у целини. Како напомињу аутори новог рада, проучавају се својства кристала леда, посебно да би се разумела механика струјања леда. Ови подаци се затим могу користити за предвиђање равнотеже масе Антарктика и резултирајућег пораста нивоа мора у променљивој клими.
Опширније:
Старлинк сигнал је хакован да се користи као алтернатива ГПС-у
НАСА је открила порекло Хаумее - најмистериозније планете у Сунчевом систему
Физичари пробијају стандардну квантну границу са 'квантним ужасом'
На насловној страни: Вавилов-Черенков зрачење у расхладној течности истраживачког реактора АТР у Националној лабораторији Ајдахо. Фотографија: Национална лабораторија Аргонне