Τα νετρίνα είναι μερικά από τα πιο άφθονα, περίεργα και αόριστα ζωτικά στη φυσική των σωματιδίων. Μερικά από αυτά έχουν περάσει από το Big Bang και, όπως το έχετε διαβάσει, τρισεκατομμύρια από αυτά έχουν περάσει από το σώμα σας (και άλλα βρίσκονται στο δρόμο.) Αλλά παρά την πανταχού παρούσα, τα νετρίνα είναι γνωστά δύσκολα να μελετηθούν ακριβώς επειδή αγνοήστε σχεδόν όλα όσα κατασκευάζονται από οτιδήποτε άλλο. Επομένως, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι η ζύγιση ενός νετρίνου δεν είναι τόσο απλή όσο το να ζητάτε ευγενικά από κάποιον να πατήσει σε μια κλίμακα.
Ευτυχώς, οι φυσικοί σωματιδίων είναι μια επίμονη παρτίδα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων στο Fermilab του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και δεν παραιτούνται από το τελευταίο σαφάρι νετρίνων τους: το πείραμα NuMI Off-Axis Electron Neutrino Appearance ή NOvA. (Οι επιστήμονες αντιπροσωπεύουν νετρίνα με το ελληνικό γράμμα nu, ήβ.) Είναι ένα πολύ μικρό κυνήγι παιχνιδιών για να πιάσει νετρίνα εν κινήσει και χρησιμοποιεί πολύ μεγάλο εξοπλισμό για να κάνει τη δουλειά. Και έχει ήδη καταγράψει τα πρώτα νετρίνα του - ακόμη και πριν ολοκληρωθεί η ολοκλήρωσή τους.
Δημιουργήθηκε με συντριβή πρωτονίων εναντίον στόχων γραφίτη στην εγκατάσταση του Fermilab λίγο έξω από το Σικάγο του Ιλλινόις, με αποτέλεσμα τα νετρίνα να συλλέγονται και να εκτοξεύονται σε μια ακτίνα 500 μίλια βορειοδυτικά προς τον ανιχνευτή NOvA μακριά στον ποταμό Ash, Μινεσότα, που βρίσκεται στα σύνορα του Καναδά. Οι πρώτες δοκοί πυροδοτήθηκαν τον Σεπτέμβριο του 2013, ενώ η εγκατάσταση Ash River ήταν ακόμη υπό κατασκευή.
«Το ότι τα πρώτα νετρίνα έχουν εντοπιστεί ακόμη και πριν ολοκληρωθεί η εγκατάσταση του ανιχνευτή NOvA είναι πραγματικό αφιέρωμα σε όλους τους εμπλεκόμενους», δήλωσε ο φυσικός Marvin Marshak, διευθυντής του εργαστηρίου Ash River του Πανεπιστημίου της Μινεσότα. "Αυτό το πρώιμο αποτέλεσμα δείχνει ότι η συνεργασία NOvA θα συμβάλει σημαντικά στη γνώση μας για αυτά τα σωματίδια στο όχι τόσο μακρινό μέλλον."
Οι ακτίνες του Fermilab εκτοξεύονται σε διαστήματα δύο δευτερολέπτων, το καθένα στέλνει δισεκατομμύρια νετρίνα απευθείας στους ανιχνευτές. Ο κοντινός ανιχνευτής στο Fermilab επιβεβαιώνει την αρχική «γεύση» των νετρίνων στη δέσμη, και ο πολύ μεγαλύτερος μακρινός ανιχνευτής καθορίζει εάν τα νετρίνα έχουν αλλάξει κατά τη διάρκεια του υπόγειου διακρατικού ταξιδιού των τριών χιλιοστών του δευτερολέπτου.
Και πάλι, επειδή τα νετρίνα δεν αλληλεπιδρούν εύκολα με τα συνηθισμένα σωματίδια, οι ακτίνες μπορούν εύκολα να μετακινηθούν κατευθείαν στο έδαφος μεταξύ των εγκαταστάσεων - παρά την καμπυλότητα της Γης. Στην πραγματικότητα, η ακτίνα, η οποία ξεκινάει 150 μέτρα (45 μέτρα) κάτω από το έδαφος κοντά στο Σικάγο, τελικά περνάει πάνω από 6 μίλια (10 χλμ.) Βαθιά κατά τη διάρκεια του ταξιδιού της.
Σύμφωνα με δελτίο τύπου από το Fermilab, τα νετρίνα «έρχονται σε τρεις τύπους, που ονομάζονται γεύσεις (ηλεκτρόνιο, μούον ή ταυ), και αλλάζουν μεταξύ τους καθώς ταξιδεύουν. Οι δύο ανιχνευτές του πειράματος NOvA τοποθετούνται τόσο μακριά για να δώσουν στα νετρίνα το χρόνο να ταλαντεύονται από τη μία γεύση στην άλλη ενώ ταξιδεύουν με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Παρόλο που μόνο ένα μικρό μέρος του μεγαλύτερου ανιχνευτή του πειράματος, που ονομάζεται μακρινός ανιχνευτής, είναι πλήρως κατασκευασμένο, γεμάτο με σπινθηριστή και ενσύρματο με ηλεκτρονικά σε αυτό το σημείο, το πείραμα το έχει ήδη χρησιμοποιήσει για την καταγραφή σημάτων από τα πρώτα νετρίνα του. "
Τα μπλοκ ανιχνευτή ύψους 50 ποδιών (15 m) γεμίζουν με ένα υγρό σπινθηριστή που αποτελείται από 95% ορυκτέλαιο και 5% υγρό υδρογονάνθρακα που ονομάζεται pseudocumene, το οποίο είναι τοξικό αλλά «επιτακτική για τη διαδικασία ανίχνευσης νετρίνων». Το μείγμα μεγεθύνει κάθε φως που το χτυπά, επιτρέποντας την ευκολότερη ανίχνευση και μέτρηση των απεργιών νετρίνων. (Πηγή)
«Το NOvA αντιπροσωπεύει μια νέα γενιά πειραμάτων νετρίνων», δήλωσε ο διευθυντής του Fermilab, Nigel Lockyer. «Είμαστε περήφανοι που φτάσαμε σε αυτό το σημαντικό ορόσημο στο δρόμο μας για να μάθουμε περισσότερα για αυτά τα θεμελιώδη σωματίδια.
Μετά την ολοκλήρωση αυτού του καλοκαιριού, οι ανιχνευτές κοντά και μακριά του NOvA θα ζυγίζουν 300 και 14.000 τόνους, αντίστοιχα.
Ο στόχος του πειράματος NOvA είναι να συλλάβει με επιτυχία και να μετρήσει τις μάζες των διαφόρων ουσιών των νετρίνων και επίσης να προσδιορίσει εάν τα νετρίνα είναι τα δικά τους αντισωματίδια (θα μπορούσαν να είναι τα ίδια, δεδομένου ότι δεν έχουν συγκεκριμένη φόρτιση.) Συγκρίνοντας τις ταλαντώσεις (δηλ., Γεύση αλλαγές) των ακτίνων muon neutrino έναντι muon antineutrino δέσμες που εκτοξεύονται από το Fermilab, οι επιστήμονες ελπίζουν να καθορίσουν τη μαζική ιεραρχία τους - και τελικά να ανακαλύψουν γιατί το Σύμπαν περιέχει σήμερα πολύ περισσότερη ύλη από την αντιύλη.
Διαβάστε περισσότερα: Η ανίχνευση νετρίνο θα μπορούσε να βοηθήσει να βάψετε μια εντελώς νέα εικόνα του σύμπαντος
Μόλις το πείραμα είναι πλήρως λειτουργικό, οι επιστήμονες αναμένουν να λαμβάνουν πολύτιμα λίγα νετρίνα κάθε μέρα - περίπου 5.000 συνολικά κατά τη διάρκεια της εξαετούς του πορείας. Μέχρι τότε, τουλάχιστον τώρα έχουν τα πρώτα τους βιβλία.
«Το να βλέπεις τα νετρίνα στις πρώτες ενότητες του ανιχνευτή στη Μινεσότα είναι ένα σημαντικό ορόσημο. Τώρα μπορούμε να αρχίσουμε να κάνουμε φυσική. "
- Rick Tesarek, φυσικός Fermilab
Μάθετε περισσότερα σχετικά με την ανάπτυξη και την κατασκευή του πειράματος NoVA παρακάτω:
(Πίστωση βίντεο: Fermilab)
Μάθετε περισσότερα για τους ερευνητικούς στόχους του NOvA εδώ.
Πηγή: Δελτίο τύπου Fermilab
Η συνεργασία NOvA αποτελείται από 208 επιστήμονες από 38 ιδρύματα στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Βραζιλία, την Τσεχική Δημοκρατία, την Ελλάδα, την Ινδία, τη Ρωσία και το Ηνωμένο Βασίλειο. Το πείραμα λαμβάνει χρηματοδότηση από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και άλλους χρηματοδοτικούς οργανισμούς.
