A neutrinók valószínűleg a leginkább alulértékelt részecskék, amelyekről az emberiség ismert. A fizikus, az intelligens fickó és az intelligens aleck Wolfgang Pauli 1930-ban először hiányzó puzzle-darabként javasolta létezésüket - egyes nukleáris reakciók inkább bementek, mint kijöttek. Pauli azt állította, hogy valami apró és láthatatlannak be kell vonulnia - tehát a neutrínóba, amely egyfajta olasz a "kicsi semlegeshez".
Az eredeti javaslat óta eltelt évtizedekben megismertük és szeretjük - de nem értjük meg teljesen - ezeket a kis semleges fickókat. Van egy kis tömegük, de nem tudjuk biztosan, mennyi. És átvihetik az egyik neutrinofajtát (amelyet "íznek" hívnak, mert miért nem?) Egy másikba, de nem tudjuk, hogyan.
Ha a fizikusok nem értenek valamit, akkor nagyon izgatottak lesznek, mert definíció szerint a rejtvényre adott válasznak az ismert fizikán kívül kell lennie. Tehát a neutrino tömeg és a keverés rejtélye nyomokat adhat nekünk az olyan rejtélyekre, mint a Nagyrobbanás legkorábbi pillanatai.
Egy kis probléma: kicsi. A neutrínók kicsik és alig beszélnek normál anyaggal. Jelenleg trilliók milliárdjai haladnak át a testeden. Észreveszed őket? Nem, nem te. Annak érdekében, hogy valóban belemerüljünk a neutrino tulajdonságaiba, nagyszerűvé kell válnunk, és hamarosan online megjelenik három új neutrino kísérlet, amelyekkel dolgot tudunk kezelni. Reméljük.
Fedezzük fel:
DŰNE
Lehet, hogy hallotta az izgalmat a klasszikus sci-fi regény "Dűne" újjáélesztéséről. Ez nem az. Ehelyett ez a DUNE a "Deep Underground Neutrino Experiment" kifejezést jelenti, amely két részből áll. Az első rész az Illinois-i Fermilab-ban lesz, és tartalmaz egy hatalmas gonosz-zseni stílusú neutrino fegyvert, amely felgyorsítja a protonokat a fénysebesség eléréséig, dolgokra összetöri őket és másodpercek alatt milliárdos neutrinokat lő ki az üzleti célból.
Innentől kezdve a neutrínók egyenes vonalban haladnak (mivel ezt csak tudják, hogyan kell csinálni), amíg el nem érik a második részt, kb. 800 mérföld (1300 kilométer) távolságra a dél-dakotai Sanford Underground Research Objectumban. Miért a föld alatt? Mivel a neutrinók egyenes vonalban haladnak (ismét nincs választás), de a Föld ívelt, tehát az érzékelőnek 1,6 km mérföldre kell ülnie a felszín alatt. És az detektor körülbelül 40 000 tonna (36 000 tonna) folyékony argon.
Hyper-Kamiokande
A hamarosan megjelenő Hyper-Kamiokande ("Hyper-K", ha jó lenni a fizika partikon szeretnél lenni) előde a helyesen nevezett Super-Kamiokande (ugyanezen okokból "Super-K") volt, amely Hida közelében található. , Japán. Ez egy nagyon egyszerű beállítás mindkét műszerhez: egy óriási tartály ultratisztított vizet, fénytomplikátorcsövekkel körülvéve, amelyek nagyon halvány fényjeleket erősítenek.
Rendkívül ritka esetekben egy neutrinó eltalálja a vízmolekulát, miközben egy elektron vagy egy pozitron (az elektron antianyag-partnere) gyorsabban rogyik el, mint a vízben a fénysebesség. Ez kékes fényű villanást vált ki, amelyet Cherenkov-sugárzásnak hívnak, és ezt a fényt a fényszorzó-csövek veszik fel. Tanulja meg a vakut, érti meg a neutrinót.
A Super-K 1998-ban készítette a szupertörténetet, amikor az első szilárd bizonyítékokat szolgáltatott arról, hogy a neutrínók megváltoznak az ízük repülés közben, a napmag beépített mélységének megfigyelése alapján. A felfedezés Takaaki Kajita fizikának Nobel-díjat, a Super-K-t pedig szenvedélyes pat-nak adta a fényszorzóhoz.
A Hyper-K olyan, mint a Super-K, de nagyobb. 264 millió gallon (1 milliárd liter) víz kapacitással 20-szor nagyobb a Super-K gyűjtő térfogata, ami azt jelenti, hogy potenciálisan képes összegyűjteni a neutronok számának 20-szorosát ugyanabban az időben a Super-K-dobozban. A Hyper-K 2025-től kezdve megkeresi a természetes, szerves reakciók által előállított neutrinokat, például a fúziót és a szupernóvákat az egész világegyetemben. Ki tudja? Lehet, hogy valakinek Nobel-díjat is kaphat.
Pingu
Nem tudom pontosan, miért választják a fizikusok a rövidítéseket, amelyeket óriási tudományos kísérletekhez használnak. Ebben az esetben Pingu egy olyan európai animált pingvin neve, aki különféle tévedésekkel küzd és fontos élettanokat tanul a déli kontinensen. Ezenkívül a "Precision IceCube Next Generation Upgrade" (PINGU) kifejezést is jelenti.
Ennek a rövidítésnek az IceCube része a világ legnagyobb, legrosszabb neutrino kísérletére utal. A déli póluson alapuló kísérlet mélyen a sarki jéglapba süllyesztett detektorok sorozatából áll, amelyek az adott jég kristálytiszta tisztaságát ugyanazon művelet elvégzéséhez használják, mint a Super- és a Hyper-K Japánban: felismerik a Cherenkov-sugárzást amelyet a jégen átcsavaródó neutrinók termelnek. A kísérlet csak néhány évvel ezelőtt kezdődött el, de a kutatást végző tudósok már viszketnek a frissítéshez.
Itt van miért. Az IceCube lehet nagy, de ez nem azt jelenti, hogy mindenben a legjobb. Vakfoltja van: Hatalmas mérete miatt (egy teljes köbkilométer jég) nehéz megfigyelni az alacsony energiájú neutrinokat; egyszerűen nem készítenek elegendő pop-up-t és elevenedést ahhoz, hogy az IceCube detektorok láthassák őket.
Írja be a PINGU-t: egy csomó extra detektor, az IceCube központja közelében elrendezve, amelyet kifejezetten az alacsony energiájú neutrínók megfogására fejlesztettek ki, amelyek Földre ütköznek.
Amikor (remélhetőleg) elérhetővé válik a világon, a PINGU csatlakozik a műszerek és detektorok seregéhez, amelyek megpróbálják minél több ilyen kísérteties apró szinte látványt elkapni, és kinyitják titkaikat.
