Fysiker har skapat och upptäckt för första gången högenergiska "spökpartiklar" inuti världens största
Vad är neutriner?
Namnet neutrino är konsonant med ordet"neutral" av en anledning. De har noll elektrisk laddning och nästan noll massa. Det betyder att de nästan aldrig interagerar med andra typer av materia. Neutriner kallas spökpartiklar av en anledning - de "flyger" genom vanlig materia med en hastighet nära ljusets hastighet utan att förändras. Varje sekund passerar cirka 100 miljarder neutriner genom varje kvadratcentimeter av människokroppen.
Var kom neutrinerna ifrån?
Neutrinos är rymdvandrare.Vissa av dem uppstår från kärnreaktioner i solen, när atomer smälter samman djupt inne i stjärnan. De släpper ut neutriner, som flyger bort från stjärnan på några sekunder. Vissa spökpartiklar kommer från kärnklyvning här på jorden, till exempel i kärnreaktorer. Även sönderfallande kalium inuti en banan kan avge neutriner, enligt det amerikanska energidepartementet.
Neutrinos upptäcktes först när de lämnade en kärnreaktor 1956. Efter fotoner anses de vara de mest förekommande subatomära partiklarna i universum.
Två neutriner. Foto tagen 4 juli 1959, NARA & DVIDS Public Domain Archive — GetArchive
Men trots deras allestädes närvarande,den minimala interaktionen av laddningsfria och nästan masslösa partiklar med annan materia gör dem otroligt svåra att upptäcka. För att fånga dem bygger forskare och ingenjörer neutrinodetektorer runt om i världen. Den mest kända av dem är IceCube Neutrino Observatory, som ligger på Sydpolen.
Neutrinos unika manifestation förklarades efter nästan 10 år: varför är det så viktigt
Han och andra kända neutrinodetektionsexperiment som Japans Super-Kamiokande-detektor, MiniBooNE Fermilab upptäckte neutriner som genererats av solljus.
De "viktigaste" neutrinorna
Mest av allt är forskare fascinerade av neutriner på hög nivåenergier. De föds när stjärnor smälter samman, supernovor föds och när partiklar från rymden kraschar in i jordens atmosfär.Dessa högenergispöken har hittills förblivit ett mysterium för forskare.
Nu har fysiker upptäckt neutriner med hjälp avFASER-detektor vid Large Hadron Collider (LHC), världens största partikelaccelerator, belägen vid European Organization for Nuclear Research (CERN) nära Genève, Schweiz. Forskarna presenterade forskningsresultaten vid den 57:e Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories konferens i La Thuila, Italien. "Vi upptäckte neutriner från en helt ny källa - partikelkolliderare - där två partikelstrålar kolliderar med varandra vid extremt höga energier", säger Jonathan Feng, fysiker vid University of California, Irvine och medordförande i FASER Collaboration.
FASER-experiment
Forward Search Experiment (FASER) - detektorpartiklar, designade och byggda av ett internationellt team av fysiker från CERN. Medan partikeldetektorer på CERN är kända för att vara flera våningar höga och väga tusentals ton, är FASER ett undantag.
FASER väger ungefär ett ton och passar i en litenCERN:s sidotunnel. Intressant nog utvecklades den på bara några år och använder reservdelar från andra experiment som utförts på anläggningen.
FASER
På söndagen meddelade FASER-teamets forskare vid en konferens i Italien att de framgångsrikt hade upptäckt neutriner efter att två strålar av extremt högenergipartiklar kolliderade inuti LHC.
Förutom neutrinos syftar FASER-projektet också till attmörk materia. Mörk materia, som tros finnas i det mesta av materia i universum, har aldrig upptäckts tidigare. Som med neutriner kan FASER också vara det första experimentet som hjälper till att upptäcka mörk materia i CERN kommer att påbörja en ny omgång av partikelkollisioner om några månader.
Hur gjorde fysiker det?
För att fånga "subatomära spöken", fysikerbyggde en partikeldetekteringsfälla: täta metallplattor av bly och volfram, inklämda med flera lager av en ljusdetekterande emulsion. När kraftfulla strålar av protoner kolliderade inuti LHC producerade de en ström av sidopartiklar, varav en liten del var neutriner. De kraschade in i atomkärnor i täta metallplattor och sönderföll till andra partiklar. Emulsionslagren fungerade på samma sätt som gammaldags fotografisk film - när de reagerade med neutrinobiprodukter, präglade de de spårbara konturerna av partiklar när neutrinonen glider igenom dem.
Arbeta med denna filmliknande emulsionoch genom att analysera partikelspåren fann fysiker att några av märkena var resultatet av partikelstrålar skapade av neutriner när de passerade genom plattorna. Forskare har till och med bestämt vilken av de tre "smakerna" av neutrinopartiklar - tau, muon eller elektron - de hittade.
Sex neutriner upptäcktes under kursenexperiment, identifierades första gången 2021 . Det tog fysiker två år att samla in tillräckligt med data för att bekräfta att det var dem. Nu hoppas forskare hitta många fler neutriner och planerar att använda dem för att studera miljöer i hela universum där spökpartiklar med hög energi bildas.
Varför är det så viktigt?
"Dessa mycket högenergineutriner i LHC är viktigaatt förstå verkligt spännande observationer inom partikelastrofysik,” Jamie Boyd, CERN-fysiker och medordförande för FASER. Med nya upptäckter hoppas fysiker kunna förklara hur stjärnor brinner och exploderar; hur högenergi-neutrino-interaktioner leder till bildandet av andra partiklar i rymden.
Läs mer:
Forskare tror att universums form inte är vad alla tror
NASAs helikopter visade solnedgången på Mars. Det ser inte ut som jorden.
Döpt till en växt vars extrakt hjälper till att gå ner i vikt utan biverkningar