Фізики вперше створили та виявили високоенергетичні «частки-примари» всередині найбільшого у світі
Що таке нейтрино?
Назва нейтрино співзвучна зі словом«нейтрально» не просто так. У них нульовий електричний заряд і майже нульова маса. Це означає, що вони майже не взаємодіють з іншими типами матерії. Нейтрино називають примарними частинками не просто так — вони не змінюючись «пролітають» крізь звичайну матерію зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Кожну секунду через кожен квадратний сантиметр тіла людини проходить близько 100 млрд. нейтрино.
Звідки з'явилися нейтрино?
Нейтрино – космічні мандрівники.Деякі їх виникають у результаті ядерних реакцій на Сонце, коли атоми зливаються глибоко всередині зірки. Вони вивільняють нейтрино, які йдуть геть від зірки за лічені секунди. Деякі примарні частинки з'являються внаслідок ядерного поділу тут, на Землі, наприклад, у ядерних реакторах. За даними Міністерства енергетики США, навіть калій, що розкладається, всередині банана може випускати нейтрино.
Вперше нейтрино виявили при вильоті з ядерного реактора 1956 року. Після фотонів вони вважаються найпоширенішими субатомними частинками у Всесвіті.
Два нейтрино. Фотографію зроблено 4 липня 1959 року, NARA & DVIDS Public Domain Archive — GetArchive
Але, незважаючи на їх повсюдне поширення,мінімальна взаємодія беззарядних та майже безмасових частинок з іншою речовиною робить їх неймовірно важкими для виявлення. Щоб зловити їх, вчені та інженери будують у всьому світі нейтринні детектори. Найвідоміший із них — IceCube Neutrino Observatory, що знаходиться на Південному полюсі.
Унікальний прояв нейтрино пояснили майже через 10 років: чому це так важливо
Він та інші відомі експерименти з виявлення нейтрино, такі як японський детектор Super-Kamiokande, MiniBooNE Fermilab виявили нейтрино, що генеруються сонячними променями.
Найважливіші нейтрино
Найбільше вчених інтригують нейтрино високихенергій. Вони народжуються при злитті зірок, народженні наднових і коли частки з глибокого космосу врізаються в атмосферу Землі. Ці високоенергетичні привиди досі залишалися загадкою для вчених.
Тепер фізики виявили нейтрино за допомогоюдетектора FASER на Великому адронному колайдері (БАК) - найбільшому у світі прискорювачі частинок, розташованому в Європейській організації ядерних досліджень (ЦЕРН) недалеко від Женеви, Швейцарія. у Ла Туїлі, Італія. "Ми виявили нейтрино з абсолютно нового джерела - колайдерів частинок - де два промені частинок стикаються один з одним при надзвичайно високій енергії", - заявив Джонатан Фенг, фізик з Каліфорнійського університету в Ірвіні і співголова FASER Collaboration.
Експеримент FASER
Forward Search Experiment (FASER) – детекторчастинок, розроблений і побудований міжнародною групою фізиків з ЦЕРНу. У той час як детектори частинок в ЦЕРН славляться своєю висотою в кілька поверхів і вагою в тисячі тонн, FASER є винятком.
FASER важить близько тонни і міститься у невеликомубічному тунелі ЦЕРНа. Цікаво, що його розробили всього за кілька років, і в ньому використовуються запасні частини від інших експериментів, що проводяться на об'єкті.
FASER
У неділю вчені команди FASER оголосили на конференції в Італії, що вони успішно виявили нейтрино після зіткнення двох пучків частинок із надзвичайно високою енергією всередині ВАК.
Крім нейтрино, проект FASER також націлений натемну матерію. Темна матерія, яка, як вважається, присутня у більшій частині матерії у Всесвіті, ніколи раніше не виявлялася. Як і у випадку з нейтрино, FASER також може стати першим експериментом, який допоможе виявити темну матерію, коли в ЦЕРН розпочнеться новий раунд зіткнень частинок за кілька місяців.
Як фізикам це вдалося?
Щоб упіймати «субатомних привидів», фізикипобудували пастку для виявлення частинок: щільні металеві пластини з свинцю і вольфраму, прошаровані декількома шарами виявляє світло емульсією. Коли потужні пучки протонів стикалися всередині ВАК, вони робили потік побічних частинок, невелику частку яких становили нейтрино. Вони врізалися в атомні ядра в щільних металевих пластинах і розпадалися на інші частинки. Емульсійні шари працювали так само, як старомодна фотоплівка — реагуючи з побічними продуктами нейтрино, вони друкували простежувані обриси частинок, коли нейтрино проносилися крізь них.
Працюючи з цією плівкоподібною емульсієюАналізуючи сліди частинок, фізики з'ясували, що деякі з позначок з'явилися в результаті впливу струменів частинок, створених нейтрино, коли вони пройшли через пластини. Вчені навіть визначили, який з трьох «ароматів» частинок нейтрино тау, мюон або електрон вони виявили.
Шість нейтрино, виявлених у ходіексперименту, вперше ідентифікували в 2021 році. Фізикам знадобилося два роки, щоб зібрати достатньо даних та підтвердити, що це саме вони. Тепер вчені сподіваються знайти набагато більше нейтрино і планують використовувати їх для дослідження серед по всьому Всесвіту, де утворюються високоенергетичні частинки-привиди.
Чому так важливо?
«Ці нейтрино дуже високої енергії в ВАК важливі.для розуміння справді захоплюючих спостережень в астрофізиці елементарних частинок», — Джеймі Бойд, фізик ЦЕРН і співголова FASER. За допомогою нових відкриттів фізики сподіваються пояснити, як зірки горять і вибухають; як високоенергетичні взаємодії нейтрино призводять до утворення інших частинок у космосі.
Читати далі:
Вчені вважають, що форма Всесвіту не така, як усі думають
Вертоліт НАСА показав захід сонця на Марсі. Він не схожий на земний
Названа рослина, чий екстракт допомагає схуднути без побічних ефектів