Neutriinot ovat ehkä aliarvioituja hiukkasia, jotka ihmiskunnan tiedetään. Fyysikko, älykäs kaveri ja älykäs aleck Wolfgang Pauli ehdotti heidän olemassaolostaan vuonna 1930 puuttuvana palapelinä - tietyissä ydinreaktioissa oli enemmän meneillään kuin ne olivat tulleet ulos. Pauli perusteli, että piti olla mukana jotain pientä ja näkymätöntä - siis neutrino, joka on tavallaan italialainen "pienelle neutraalille".
Alkuperäisen ehdotuksen jälkeisissä vuosikymmenissä olemme oppineet tuntemaan ja rakastamaan - mutta emme täysin ymmärrä - nuo pieniä neutraaleja kavereita. Heillä on vähän massaa, mutta emme ole varmoja kuinka paljon. Ja ne voivat siirtyä yhden tyyppisestä neutriinosta (jota kutsutaan "makuksi", koska miksi ei?) Toiseen, mutta emme ole varmoja kuinka.
Aina kun fyysikot eivät ymmärrä jotain, he ovat todella innoissaan, koska määritelmän mukaan arvoituksen vastauksen on oltava tunnetun fysiikan ulkopuolella. Joten neutriinomassan ja sekoittamisen mysteeri voi antaa meille johtolankoja sellaisiin mysteereihin kuin Ison räjähdyksen varhaisimmat hetket.
Yksi pieni ongelma: pienyys. Neutriinot ovat pieniä ja tuskin koskaan puhu normaaliin asiaan. Triljoonia biljoonoja kulkee kehosi läpi juuri nyt. Huomaatko niitä? Ei, et. Jotta voimme todella tutkia neutriinoominaisuuksia, meidän on mentävä isoiksi, ja kolme uutta neutriinokoetta on tulossa pian verkkoon, jotta voimme käsitellä asioita. Toivomme.
Tutkitaan:
DYYNI
Olet ehkä kuullut jännityksen klassisen sci-fi-romaanin "Dune" uusimisesta. Tämä ei ole sitä. Sen sijaan tämä DUNE tarkoittaa "Deep Underground Neutrino Experiment", joka koostuu kahdesta osasta. Ensimmäinen osa tulee olemaan Fermilabissa, Illinoisissa, ja siihen sisältyy jättiläinen paha-nero-tyyppinen neutrino-ase, joka kiihdyttää protonit lähellä valonopeutta, murskaa ne asioihin ja ampuu biljoonia miljardeja neutriinoja sekunnissa liiketoiminnan lopusta.
Sieltä neutriinot kulkevat suorassa linjassa (koska se on kaikki mitä he tietävät tehdä), kunnes ne osuvat toiseen osaan, noin 800 mailin (1300 kilometrin) päässä Sanfordin maanalaiseen tutkimuslaitokseen Etelä-Dakotassa. Miksi maanalainen? Koska neutriinot kulkevat suorassa linjassa (jälleen kerran, ei mitään vaihtoehtoa), mutta maapallo on kaareva, joten ilmaisimen on istettava noin mailin (1,6 km) pinnan alla. Ja ilmaisin on noin 40 000 tonnia (36 000 tonnia) nestemäistä argonia.
Hyper-Kamiokande
Pian tulevan Hyper-Kamiokanden ("Hyper-K", jos haluat olla viileä fysiikan juhlissa) edeltäjä oli osuvasti nimetty Super-Kamiokande ("Super-K" samoista syistä), joka sijaitsee lähellä Hidaa. , Japani. Se on melko suoraviivainen asennus molemmille instrumenteille: jättiläinen, erittäin puhdasta vettä sisältävä säiliö, jota ympäröivät valonkorjausputket, jotka vahvistavat erittäin heikkoja valosignaaleja.
Joka kerta erittäin harvinaisessa vaiheessa neutriino osuu vesimolekyyliin, aiheuttaen elektronin tai positronin (elektronin antimateriaalipartnerin) kaatavan pois nopeammin kuin valon nopeus vedessä. Tämä aiheuttaa sinertävän valon välähdyksen, jota kutsutaan Cherenkov-säteilyksi, ja valon ottavat vastaan monitoimiputket. Tutki salamaa, ymmärrä neutriino.
Super-K teki superhistorian vuonna 1998, kun se antoi ensimmäisen vankan todisteen siitä, että neutriinot muuttavat makua lentääkseen perustuen havaintoihin auringon ytimen sisempiin syvyyksiin tuotettavista neutriinoista. Löytö napatti fyysikon Takaaki Kajitan Nobel-palkinnon ja Super-K: lle miellyttävän patin valon monistinputkessa.
Hyper-K on kuin Super-K, mutta isompi. 264 miljoonan gallonan (1 miljardin litran) veden tilavuudella sillä on 20-kertainen Super-K: n keräilytilavuus, mikä tarkoittaa, että se pystyy keräämään 20-kertaisesti enemmän neutriinoja kuin Super-K-tölkki. Hyper-K etsii luonnonmukaisten orgaanisten reaktioiden, kuten fuusion ja supernovojen, tuottamia neutriinoja maailmankaikkeuden ympäristöstä noin 2025 alkaen. Kuka tietää? Se voi saada jollekin Nobel-palkinnon.
PINGU
En ole aivan varma, miksi fyysikot valitsevat lyhenteet, joita he tekevät jättiläisille tieteellisille kokeille. Tässä tapauksessa Pingu on nimi eurooppalaiselle animoidulle pingviinille, jolla on erilaisia väärinkäytöksiä ja joka oppii tärkeitä elämänoppeja eteläisellä mantereella. Se tarkoittaa myös "Precision IceCube Next Generation Upgrade" (PINGU).
Tämän lyhenteen IceCube-osa viittaa maailman suurimpaan, pahimpaan neutriinokokeeseen. Etelänavalla sijaitseva koe koostuu syvälle polaariseen jääkerrokseen upotettujen ilmaisimien johdoista, jotka käyttävät tuon jään kristallinkirkkautta samaan tapaan kuin Super- ja Hyper-K tekevät Japanissa: havaitsevat Cherenkovin säteilyn tuotettu neutrinon avulla, joka on kiinnittynyt jään läpi. Koe aloitettiin todella vasta muutama vuosi sitten, mutta jo sen suorittaneet tiedemiehet kutisevat päivitystä varten.
Tässä miksi. IceCube voi olla iso, mutta se ei tarkoita, että se olisi kaikenlaista parasta. Sillä on sokea piste: Koska se on valtava koko (kokonainen kuutikilometri jäätä), sillä on vaikea nähdä vähän energiaa kuluttavia neutriinoja; he eivät yksinkertaisesti tee tarpeeksi popia ja kimallusta, jotta IceCube-ilmaisimet näkevät ne.
Enter PINGU: joukko ylimääräisiä ilmaisimia, jotka on sijoitettu lähellä IceCuben keskustaa, ja jotka on erityisesti suunniteltu tarttumaan Maata iskeviin pienemmän energian neutriinoihin.
Kun se (toivottavasti) tulee verkkoon, PINGU liittyy armeijaan instrumenteista ja ilmaisimista ympäri maailmaa, jotka yrittävät saada kiinni mahdollisimman monista näistä kummituksellisista melkein kaikista ja avata salaisuutensa.
