Nevtrini so nekateri najbolj razširjeni, radovedni in izmuzljivi bitji v fiziki delcev. Neverjetno lahki – skoraj brez mase, v skladu s standardnim modelom – pa tudi brez polnjenja, krožijo po vesolju s svetlobno hitrostjo in ne sodelujejo z nobenimi drugimi delci. Nekateri od njih obstajajo že od velikega poka in tako kot ste to prebrali, jih je trilijone jih prešlo skozi vaše telo (in še več jih je na poti.) Toda kljub njihovi vseprisotnosti je nevtrine zelo težko preučevati prav zato, ker jih je zelo težko preučevati. zanemari skoraj vse, kar je narejeno iz česar koli drugega. Zato ni presenetljivo, da tehtanje nevtrina ni tako preprosto kot vljudno prositi, naj stopi na tehtnico.
Na srečo so fiziki delcev vztrajni, vključno s tistimi na Ministrstvu za energijo ZDA Fermilab , in ne odnehajo od svojega najnovejšega nevtrinskega safarija: eksperimenta NuMI Off-Axis Electron Neutrino Appearance, oz. Novo . (Znanstveniki predstavljajo nevtrine z grško črko nu, ozv.) Gre za lov na zelo majhno divjad za hitrim ulovom nevtrinov in za to delo uporablja nekaj zelo velike opreme. In že je ujel svoje prve nevtrine - še preden je njihova nastavitev v celoti končana.
Ustvarjeni z razbijanjem protonov ob grafitne tarče v Fermilabovem objektu tik pred Chicagom v Illinoisu, se nastali nevtrini zberejo in izstrelijo v žarku 500 milj severozahodno do oddaljenega detektorja NOvA v reki Ash v Minnesoti, ki se nahaja ob kanadski meji. Prvi žarki so bili izstreljeni septembra 2013, medtem ko je bil objekt Ash River še v gradnji.
Eno prvih odkritij nevtrinov, ki jih je izdelal Fermilab, s strani NOvA (Slika z dovoljenjem sodelovanja NOvA)
'To, da so bili prvi nevtrini odkriti, še preden je namestitev oddaljenega detektorja NOvA končana, je pravi poklon vsem vpletenim,' je povedal fizik Univerze v Minnesoti Marvin Marshak, direktor laboratorija Ash River. 'Ta zgodnji rezultat kaže, da bo sodelovanje NOvA pomembno prispevalo k našemu poznavanju teh delcev v ne tako oddaljeni prihodnosti.'
500 milj (800 km) podzemna pot nevtrinskega žarka NOvA (Fermilab)
Žarki iz Fermilaba se sprožijo v dvosekundnih intervalih, od katerih vsak pošlje milijarde nevtrinov neposredno proti detektorjem. Bližnji detektor v Fermilabu potrjuje začetni 'okus' nevtrinov v žarku, veliko večji oddaljeni detektor pa nato ugotovi, ali so se nevtrini spremenili med svojim trimilisekundnim podzemnim meddržavnim potovanjem.
Spet, ker nevtrini ne delujejo zlahka z običajnimi delci, lahko žarki zlahka potujejo naravnost skozi tla med objekti - kljub ukrivljenosti Zemlje. Pravzaprav žarek, ki se začne 150 čevljev (45 metrov) pod tlemi blizu Chicaga, sčasoma med potovanjem preide več kot 6 milj (10 km) globoko.
Po mnenju a izjava za javnost iz Fermilaba so nevtrini »v treh vrstah, imenovanih okusi (elektron, mion ali tau), in se med potovanjem spreminjajo med njimi. Dva detektorja eksperimenta NOvA sta nameščena tako daleč narazen, da nevtrinom omogočita čas, da nihajo od enega okusa do drugega, medtem ko potujejo s skoraj svetlobno hitrostjo. Čeprav je na tej točki le del večjega detektorja eksperimenta, imenovanega daljni detektor, v celoti zgrajen, napolnjen s scintilatorjem in ožičen z elektroniko, ga je eksperiment že uporabil za snemanje signalov svojih prvih nevtrinov.
15 m visoki detektorski bloki so napolnjeni s tekočim scintilatorjem, ki je narejen iz 95 % mineralnega olja in 5 % tekočega ogljikovodika, imenovanega psevdokumen, ki je strupen, a 'nujen za proces zaznavanja nevtrinov'. Mešanica poveča vsako svetlobo, ki jo zadene, kar omogoča lažje zaznavanje in merjenje udarcev nevtrinov.( Vir )
'NOvA predstavlja novo generacijo nevtrinskih eksperimentov,' je povedal direktor Fermilaba Nigel Lockyer. 'Ponosni smo, da smo dosegli ta pomemben mejnik na naši poti, da bi izvedeli več o teh temeljnih delcih.'
Eden od 28 blokov daljinskega detektorja NOvA (Fermilab)
Po zaključku letošnjega poletja bodo detektorji blizu in daleč tehtali 300 in 14.000 ton.
Cilj eksperimenta NOvA je uspešno zajeti in izmeriti mase različnih okusov nevtrinov in tudi ugotoviti, ali so nevtrini njihovi lastni antidelci (lahko so enaki, ker nimajo specifičnega naboja.) S primerjavo nihanj (tj. okusa). spremembe) žarkov mionskih nevtrinov v primerjavi z mionskimi antinevtrinskimi žarki, ki jih je sprožil Fermilab, znanstveniki upajo, da bodo določili njihovo masno hierarhijo – in na koncu odkrili, zakaj vesolje trenutno vsebuje veliko več snovi kot antimaterije.
Preberite več: Odkrivanje nevtrinov bi lahko pomagalo narisati popolnoma novo sliko vesolja
Ko bo eksperiment v celoti operativen, znanstveniki pričakujejo, da bodo vsak dan ujeli nekaj dragocenih nevtrinov - približno 5000 skupaj v teku šestletnega izvajanja. Do takrat imajo vsaj zdaj prvih nekaj v knjigah.
»Vidjeti nevtrine v prvih modulih detektorja v Minnesoti je pomemben mejnik. Zdaj se lahko začnemo ukvarjati s fiziko.'
– Rick Tesarek, fizik Fermilab
Preberite več o razvoju in konstrukciji eksperimenta NoVA spodaj:
(Videoposnetek: Fermilab)
Izvedite več o ciljih raziskav NOvA tukaj .
vir: Sporočilo za javnost Fermilaba
Sodelovanje NOvA sestavlja 208 znanstvenikov iz 38 institucij iz ZDA, Brazilije, Češke, Grčije, Indije, Rusije in Združenega kraljestva. Eksperiment prejema sredstva Ministrstva za energijo ZDA, Nacionalne znanstvene fundacije in drugih agencij za financiranje.