Neutrinai yra turbūt labiausiai nepakankamai įvertintos žmonijai žinomos dalelės. Fizikas, protingas vaikinas ir sumanus aleckas Wolfgangas Pauli pirmą kartą pasiūlė savo egzistavimą 1930 m. Kaip dingusį dėlionės elementą - tam tikros branduolinės reakcijos vyko daugiau, nei jos kilo. Paulius samprotavo, kad turi būti kažkas maža ir nematoma - vadinasi, neutrinas, kuris yra tarsi itališkas „mažai neutralus“.
Per kelis dešimtmečius nuo šio pirminio pasiūlymo mes susipažinome ir pamilome tuos, bet ne iki galo supratusius, tuos mažus neutralius bičiulius. Jie turi šiek tiek masės, bet mes nežinome, kiek. Ir jie gali pernešti iš vienos rūšies neutriną (vadinamą „skoniu“, nes kodėl gi ne?) Į kitą, bet mes nežinome, kaip.
Kai fizikai kažko nesupranta, jie labai jaudinasi, nes iš principo mįslės atsakymas turi būti žinomos fizikos ribose. Taigi neutrinų masės paslaptis ir maišymasis gali suteikti mums užuominų į tokias paslaptis kaip ankstyviausi Didžiojo sprogimo momentai.
Viena maža problema: mažumas. Neutrinai yra maži ir beveik niekada nesikalba su normalia materija. Šiuo metu per jūsų kūną eina trilijonai trilijonų. Ar pastebite juos? Ne, tu ne. Norėdami iš tikrųjų įsigilinti į neutrinų savybes, turime būti dideli, ir netrukus internete pasirodys trys nauji neutrino eksperimentai, kurie padės mums susitvarkyti reikalus. Mes tikimės.
Panagrinėkime:
DUNE
Turbūt girdėjote jaudulį apie klasikinio mokslinio romano „Kopė“ perdarymą. Tai ne tai. Vietoj to, šis DUNE reiškia „Deep Underground Neutrino Experiment“, kurį sudaro dvi dalys. Pirmoji dalis bus Fermilab mieste, Ilinojaus valstijoje, ir joje bus milžiniškas blogio, genijaus stiliaus, neutrininis pistoletas, kuris pagreitins protonus iki šviesos greičio, suduos juos daiktams ir per sekundę nufilmuos trilijonus neutronų per visą verslo pabaigą.
Iš ten neutrinai judės tiesia linija (nes tai viskas, ką jie žino, kaip tai padaryti), kol jie pasieks antrąją dalį, maždaug 800 mylių (1300 kilometrų) atstumu prie Sanfordo metro tyrimų centro Pietų Dakotoje. Kodėl po žeme? Kadangi neutrinai keliauja tiesia linija (vėlgi, jokio pasirinkimo), tačiau Žemė yra išlenkta, todėl detektorius turi sėdėti maždaug mylios (1,6 km) atstumu nuo paviršiaus. O tas detektorius yra apie 40 000 tonų (36 000 metrinių tonų) skysto argono.
„Hyper-Kamiokande“
Greitai būsimo „Hyper-Kamiokande“ („Hyper-K“, jei norite būti šaunus fizikos vakarėliuose) pirmtakas buvo taikliai pavadintas „Super-Kamiokande“ („Dėl tų pačių priežasčių„ Super-K “), įsikūręs netoli Hidos. , Japonija. Tai gana nesudėtingas abiejų instrumentų sąranka: milžiniškas ypač tyro vandens rezervuaras, apsuptas fotoporiginalių vamzdžių, kurie sustiprina labai silpnus šviesos signalus.
Kiekvieną kartą per labai retą laiką neutrinas pataiko į vandens molekulę, sukeldamas elektroną ar pozitroną (antimikrobinį elektrono partnerį), kuris nubėga greičiau nei šviesos greitis vandenyje. Tai sukelia melsvos šviesos blyksnį, vadinamą Čerenkovo spinduliuote, ir tą šviesą skleidžia daugkartinio vaizdo vamzdeliai. Tyrinėkite blykstę, supraskite neutriną.
Remiantis stebėjimais apie neutrinų, susidariusių saulės šerdies gilumoje, „Super-K“ istoriją sudarė 1998 m., Kai jie pateikė pirmuosius tvirtus įrodymus, kad neutrinai keičia skonį skrisdami. Šis atradimas nugalėjo fiziką Takaaki Kajitą, gavusį Nobelio premiją, o „Super-K“ - simpatišką pataiką ant fotoelektrintuvo.
„Hyper-K“ yra kaip „Super-K“, bet didesnis. 264 milijonų galonų (1 milijardo litrų) vandens tūris turi 20 kartų didesnį „Super-K“ surinkimo tūrį, tai reiškia, kad tuo pačiu metu „Super-K“ skardinė gali surinkti 20 kartų daugiau neutrinų. „Hyper-K“ ieškos neutrinų, kuriuos gamina natūralios, organinės reakcijos, tokios kaip suliejimas ir supernovos, visoje visatoje, pradedant maždaug 2025 m. Kas žino? Galbūt kam nors bus skirta Nobelio premija.
PINGU
Nesu visiškai tikras, kodėl fizikai pasirenka akronimus, kuriuos jie daro milžiniškiems mokslo eksperimentams. Šiuo atveju Pingu yra Europos animacinio pingvino, kuris turi įvairių nesėkmių ir mokosi svarbių gyvenimo pamokų pietiniame žemyne, vardas. Jis taip pat reiškia „Tikslus„ IceCube “naujos kartos atnaujinimas“ (PINGU).
„IceCube“ toje santrumpoje nurodomas didžiausias ir blogiausias neutrinų eksperimentas pasaulyje. Remiantis pietų ašigaliu, eksperimentą sudaro detektorių, paslėptų giliai į poliarinį ledo sluoksnį, kurie panaudos to ledo krištolo skaidrumą tam, ką daro „Super-“ ir „Hyper-K“ Japonijoje: nustato Cherenkovo radiaciją. pagaminta per ledą zinguojančius neutrinus. Eksperimentas iš tikrųjų pradėtas vykdyti tik prieš keletą metų, tačiau jau jį vykdantys mokslininkai niežti atnaujinimo.
Štai kodėl. „IceCube“ gali būti didelis, tačiau tai nereiškia, kad jis yra geriausias iš visų dalykų. Jis turi akląją vietą: Dėl savo milžiniško dydžio (viso kubinio kilometro ledo) jam sunku pamatyti mažai energijos vartojančius neutrinus; jie tiesiog nesudaro pakankamai daug popso ir putoja, kad juos galėtų pamatyti „IceCube“ detektoriai.
Įeikite į PINGU: krūva papildomų detektorių, išdėstytų šalia „IceCube“ centro, specialiai suprojektuoti sugauti žemę skleidžiančius mažesnės energijos neutrinus.
Kai tikimasi, kad tai pasirodys internete, PINGU prisijungs prie visame pasaulyje esančių instrumentų ir detektorių, kurie bando sugauti kuo daugiau šių vaiduokliškų, mažų daiktų ir atrakinti savo paslaptis, armijos.
