Neutrína sú jednými z najhojnejších, zvedavých a nepolapiteľných zvierat vo fyzike častíc. Niektorí z nich sú už od Veľkého tresku a práve tak, ako ste to čítali, prešli cez vaše telo bilióny (a ďalšie sú na ceste.) Ale neutrína napriek ich všadeprítomnosti sú notoricky ťažko študovať práve preto, že ignorovať skoro všetko vyrobené z čohokoľvek iného. Nie je preto prekvapujúce, že váženie neutrína nie je také jednoduché, ako zdvorilo prosiť jedného, aby šlápol na stupnici.
Našťastie sú fyzici častíc húževnatí, vrátane tých na Fermilab amerického ministerstva energetiky, a nevzdávajú sa svojho najnovšieho safari s neutrínmi: experimentu NuMI Off-Axis Electron Neutrino Appearance alebo NOvA. (Vedci predstavujú neutrína s gréckym písmenom nu aleboproti.) Je to lov veľmi malej hry, ktorý chytí neutrína za behu, a na svoju prácu používa veľmi veľké vybavenie. A už zachytil svoje prvé neutrína - ešte pred úplným dokončením nastavenia.
Illinois, ktorý bol vytvorený rozbíjaním protónov proti grafitovým cieľom v zariadení Fermilab neďaleko Chicaga, sa zbiera a vystrelí do lúča 500 míľ severozápadne k ďalekému detektoru NOvA v rieke Ash v Minnesote, ktorá sa nachádza pozdĺž kanadskej hranice. Prvé lúče boli vypálené v septembri 2013, zatiaľ čo zariadenie Ash River bolo stále vo výstavbe.
„Prvé neutrína boli zistené ešte pred dokončením inštalácie detektora ďaleko NOvA, to je skutočná pocta všetkým zúčastneným,“ uviedol fyzik Marvin Marshak z Minnesotskej univerzity, riaditeľ laboratória Ash River. „Tento skorý výsledok naznačuje, že spolupráca NOvA významne prispeje k poznaniu týchto častíc v nie tak vzdialenej budúcnosti.“
Lúče z Fermilabu sú vystrelené v dvojsekundových intervaloch, z ktorých každý vysiela miliardy neutrín priamo k detektorom. Blízky detektor vo Fermilabe potvrdzuje počiatočnú „príchuť“ neutrín v lúče a oveľa väčší detektor potom určuje, či sa neutrína zmenili počas svojej cesty trvajúcej tri milisekundy v podzemí.
Pretože neutrína nereagujú ľahko s obyčajnými časticami, lúče sa môžu ľahko pohybovať cez zem medzi zariadeniami - napriek zakriveniu Zeme. V skutočnosti lúč, ktorý začína 45 metrov pod zemou neďaleko Chicaga, prechádza počas svojej cesty hlboko cez 10 km.
Podľa tlačovej správy spoločnosti Fermilab, neutrína „prichádzajú v troch druhoch, ktoré sa nazývajú príchute (elektrón, mión alebo tau), a menia sa medzi sebou, keď cestujú. Dva detektory experimentu NOvA sú umiestnené tak ďaleko od seba, aby mali neutrína čas oscilovať od jednej arómy k druhej pri cestovaní takmer rýchlosťou svetla. Aj keď je iba zlomok väčšieho detektora experimentu, ktorý sa nazýva ďalekosiahly detektor, v tomto okamihu úplne postavený, naplnený scintilátorom a zapojený do elektroniky, experiment ho už použil na zaznamenávanie signálov od svojich prvých neutrín. ““
50-stopové (15 m) vysoké detekčné bloky sú naplnené kvapalným scintilátorom, ktorý je vyrobený z 95% minerálneho oleja a 5% tekutého uhľovodíka nazývaného pseudocumén, ktorý je toxický, ale „nevyhnutný pre proces detekcie neutrín“. “ Zmes zväčšuje akékoľvek svetlo, ktoré naň dopadá, čo umožňuje ľahšie detekovať a merať údery neutrína. (Zdroj)
"NOvA predstavuje novú generáciu experimentov s neutrínmi," uviedol riaditeľ spoločnosti Fermilab Nigel Lockyer. "Sme hrdí na to, že sme dosiahli tento dôležitý míľnik na našej ceste dozvedieť sa viac o týchto základných časticiach."
Po dokončení leto v lete budú mať detektory NOvA blízkeho a vzdialeného detektora hmotnosť 300 a 14 000 ton.
Cieľom experimentu NOvA je úspešne zachytiť a zmerať hmotnosti rôznych neutrínových príchutí a tiež určiť, či sú neutrína ich vlastnými antičasticami (mohli by byť rovnaké, pretože im chýba špecifický náboj.) Porovnaním kmitov (tj príchutí) vedci dúfajú, že určia svoju hierarchiu hmoty - a nakoniec zistia, prečo vesmír v súčasnosti obsahuje oveľa viac hmoty ako antihmota.
Čítajte viac: Detekcia Neutrino by mohla pomôcť namaľovať úplne nový obrázok vesmíru
Akonáhle bude experiment plne funkčný, vedci očakávajú, že každý deň chytia niekoľko vzácnych neutrín - približne 5 000 v priebehu šesťročného obdobia. Dovtedy majú aspoň teraz prvých pár kníh.
„Vidieť neutrína v prvých moduloch detektora v Minnesote je hlavným míľnikom. Teraz môžeme začať robiť fyziku. “
- Rick Tesarek, fyzik Fermilab
Viac informácií o vývoji a konštrukcii experimentu NoVA nájdete nižšie:
(Videokredit: Fermilab)
Viac informácií o výskumných cieľoch NOvA nájdete tu.
Zdroj: Fermilab tlačová správa
Spoluprácu NOvA tvorí 208 vedcov z 38 inštitúcií v USA, Brazílii, Českej republike, Grécku, Indii, Rusku a Spojenom kráľovstve. Experiment je financovaný Ministerstvom energetiky USA, Národnou vedeckou nadáciou a inými financujúcimi agentúrami.
