Kāpēc ir tik grūti pētīt neitrīno un ko šī daļiņa jums pastāstīs par Visuma vēsturi

Kāpēc ir tik grūti pētīt neitrīno un ko šī daļiņa jums pastāstīs par Visuma vēsturi

Neitrīno ir viena no Visuma bagātākajām daļiņām, un to ir ārkārtīgi grūti noteikt. Ir svarīgi pētīt neitrīno, jo tie satur informāciju par parādībām un procesiem, kas tos rada: tas nozīmē, ka ar daļiņas palīdzību jūs varat uzzināt par Visuma izcelsmi. Parunāsim par visiem noslēpumiem, ko neitrīno glabā sevī.

Kas ir neitrīno?

Neitrīni ir īpaši vieglas daļiņas, kas veidojas kodolreakciju laikā. Lielākā daļa no tiem, kas atrodami uz Zemes, nāk no Saules, kas ūdeņradi pārvērš hēlijā. Bet pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados tika prognozēts, ka saulei vajadzētu radīt arī cita veida neitrīno, izmantojot reakcijas, kurās iesaistīts ogleklis, slāpeklis un skābeklis - tā sauktie "CNO neitrīno". Tikai gandrīz gadsimtu vēlāk Borexino detektors vispirms atklāja šīs daļiņas.

Vēl nesen nebija skaidrs, vai viņai ir daudz. Pēdējos gados ir kļuvis skaidrs, ka ir, bet ļoti maz. Tās precīza vērtība pašlaik nav zināma, un pieejamie aprēķini kopumā sakrīt ar faktu, ka neitrīno ir aptuveni 10 balles vieglākas nekā protons. Siena siena svars (apmēram 1 grams) aptuveni tādā pašā veidā korelē ar mūsdienu kodollidmašīnu pārvadātāja Džordža Buša pārvietošanos (apmēram 100 tūkstoši tonnu).

Daļiņai nav elektriskā lādiņa vai gandrīz nav tā - eksperimenti vēl nav snieguši nepārprotamu atbildi, un no visām būtiskajām fizikālajām mijiedarbībām tā droši piedalās tikai vājās un gravitatīvās.

Neitrīnus klasificē trīs paaudzēs: elektronu, muonu un tau neitrīnus. Parasti tie tiek uzskaitīti tādā secībā, un tā nav nejaušība: šādi tiek parādīta to atvēršanas secība. Turklāt ir arī antineitrīni - tie ir trīs dažādu veidu daļiņas, kas atbilst "parastajām". Dažādu paaudžu neitrīno var spontāni pārveidoties savā starpā. Zinātnieki to sauc par neitrīno svārstībām, un par atklājumu viņiem tika piešķirta 2015. gada Nobela prēmija fizikā.

Neitrīni ir kodolreakciju (un kodoltermisko, mēs tos vairs nenodalīsim) rezultāts. Viņu ir daudz, netverami. Saskaņā ar teorētisko fiziķu aprēķiniem Visumā katram nukleonam (tas ir, protonam vai neitronam) ir aptuveni 10 9 neitrīno. Neskatoties uz to, mēs to nemaz nepamanām: daļiņas iet caur mums.

Kā zinātnieki meklē neitrīno?

Mūsdienu detektori neitrīno paši nereģistrē - tas joprojām nav iespējams. Reģistrācijas objekts ir daļiņas mijiedarbības ar detektoru aizpildošās vielas rezultāti. Tas ir izvēlēts tā, lai ar to reaģētu neitrīno, kuriem ir noteiktas izstrādātājus interesējošas enerģijas. Tā kā neitrīno enerģija ir atkarīga no to veidošanās mehānisma, mēs varam pieņemt, ka detektors ir paredzēts noteiktas izcelsmes daļiņām.

Tiklīdz kļuva skaidrs, ka neitrīno, lai arī grūti reģistrēt, bet tomēr ir iespējams reģistrēties, zinātnieki sāka mēģināt noķert ārpuszemes neitrīnus. Viņu visredzamākais avots ir Saule. Tajā pastāvīgi notiek kodolreakcijas, un var aprēķināt, ka aptuveni 90 miljardi saules neitrīno sekundē iziet cauri katram zemes virsmas kvadrātcentimetram.

Tajā laikā visefektīvākā saules neitrīno ķeršanas metode bija radioķīmiskā metode. Tās būtība ir šāda: Saules neitrīno nonāk Zemē, mijiedarbojas ar kodolu; izrādās, teiksim, 37Ar kodols un elektrons (tieši šī reakcija tika izmantota Raimonda Deivisa eksperimentā, par kuru viņam vēlāk tika piešķirta Nobela prēmija).

Pēc tam, saskaitot argona atomu skaitu, mēs varam pateikt, cik daudz neitrīno iedarbības laikā mijiedarbojās detektora tilpumā. Praksē, protams, viss nav tik vienkārši. Būtu jāsaprot, ka ir nepieciešams skaitīt atsevišķus argona atomus mērķī, kas sver simtiem tonnu. Masas attiecība ir aptuveni tāda pati kā starp skudras un zemes masu. Tika konstatēts, ka tika nozagti ⅔ saules neitrīno (izmērītā plūsma izrādījās trīs reizes mazāka par prognozēto).

Baikāla vidū, kas pārklāts ar ledus traktoriem, brauc kāpurķēžu aprīkojums, visapkārt ir izvietotas vinčas. Un tā katru ziemu. Kas to būtu domājis, ka tas viss ir vajadzīgs teleskopam.

Ļoti liela apjoma neitrīno teleskopi Baikāls. Foto © baikalgvd. inr. u

Baikāla-GVD observatorija - Baikalas Gigaton tilpuma detektors - atrodas ezera vidū, apmēram 3–4 kilometrus no krasta, un izskatās ļoti savdabīgi: tās ir 525 metrus garas vītnes, kas iegremdēts ūdenī vairāk nekā kilometra dziļumā. Līdz šim šādu vītņu karājas jau vairāk nekā piecdesmit, un nākamajos gados viņi plāno tām pievienot vēl aptuveni 150. Un katrai ir piestiprinātas 36 vienādas bumbiņas. Kopumā Baikāla ezera ūdeņos to ir vairāk nekā divi tūkstoši.

Šīs sfēras sauc par optiskajiem moduļiem. Iekšpusē ir veseli sarežģītu iekārtu kompleksi. Viņi uzņem radiāciju. Neparasts, pārsteidzošs starojums. Tas ir tas. Ātrāk par gaismu vakuumā nekas nevar kustēties. Bet caur jebkuru - jebkuru - vielu viņš lido nedaudz lēnāk nekā vakuumā. Un notiek tā, ka dažas uzlādētas daļiņas steidzas cauri šai vielai, apsteidzot fotonus. Tas ir, mēs varam teikt, ka kaut kādā vidē viņi steidzas ar superluminālu ātrumu. Un tajā pašā laikā viņi izstaro fotonus, tas ir, tie spīd. Šis starojums seko daļiņai un veido konusu kā skaņas viļņi, kas nāk no virsskaņas lidmašīnas.

Un, ja viela ir caurspīdīga, tad šo parādību var apbrīnot. Rezultāts ir noslēpumains zils mirdzums. Tieši viņu novēro, iedarbinot kodolreaktorus.

To sauc par Čerenkova mirdzumu jeb Vavilova-Čerenkova efektu. Par šīs dabas parādības atklāšanu padomju fiziķim Pāvelam Čerenkovam un viņa kolēģiem Igoram Tamam un Iļjam Frankam 1958. gadā tika piešķirta Nobela prēmija. Zinātnieki nolēma, ka efekta vārdā jāiemūžina arī Sergeja Ivanoviča Vavilova vārds. savā laboratorijā un viņa vadībā 1934. gadā, kad šī gaisma pirmo reizi bija redzama.

Bet visinteresantākais ir tas, ka to var novērot ne tikai laboratorijā vai atomelektrostacijā. Šī parādība ir sastopama arī dabā, proti, okeāna dziļumos. Tumsā pašā apakšā dažreiz ir blāvas zibspuldzes - tā ir kālija un citu dabisko radionuklīdu radioaktīvo izotopu sabrukšana, kas dabisko procesu rezultātā no zemes dzīlēm nonāk ūdenī. Šīs sabrukšanas rezultāts ir vienāds: izlido elektroni un līdz ar tiem arī fotoni.

Kosmoss, kā neviens to neredzēja. Vislabākā debesu karte Visumā - foto

Un gadās arī tā, ka neitrīnīni ietriecas ūdens atomos. Tās ir tik visuresošas daļiņas, kas rodas kodolreakciju rezultātā gan zvaigžņu iekšienē, gan uz Zemes, gan atmosfērā, pateicoties tās bombardēšanai ar kosmiskiem stariem. "Neutrino" ir itāļu vārds, kas tulkots kā "neitrons". Šo terminu izdomāja fiziķis Enriko Fermi, pasaules pirmā kodolreaktora radītājs un cilvēks, kurš formulēja slaveno "Fermi paradoksu" ("Kur ir citplanētieši?"). Šis vārds norādīja, ka daļiņa ir neitrāla un ļoti maza - daudz mazāka par neitronu. Atšķirība starp šīm divām daļiņām ir tāda, ka neitronu veido trīs vēl mazākas daļiņas - kvarki, savukārt neitrīno nav sastāvdaļu. Visumā mudž no šīm drupačām, bet neviens tās nepamana - tās praktiski nesadarbojas vai, jebkurā gadījumā, ļoti vāji mijiedarbojas ar citām daļiņām. Viņiem gandrīz viss ir caurspīdīgs.

Populāri ziņojumi.
Labākie fiksēto nažu naži: 8 labākie fiksēto asmens nažu pārskati

Ceļojumu naži, kā izvēlēties labu? Parametri naža definēšanai tuvcīņas ieročiem. Saliekams vai fiksēts nazis, izvēlēti milti. Kāju kātu, asināšanas un asmeņu veidi.

  • . 12 protokols
Pārgājiena nazis

Ja tuvcīņas ieroču galvenais parametrs jums ir uzticamība visās situācijās, jums vajadzētu izvēlēties tikai nazi ar fiksētu asmeni.

  • . 14 protokols
Mēs izmantojam sīkdatnes
Mēs izmantojam sīkdatnes, lai nodrošinātu, ka mēs sniedzam Jums labāko pieredzi mūsu mājas lapā. Izmantojot tīmekļa vietni, jūs piekrītat mūsu sīkdatņu izmantošanai.
Ļaujiet sīkfailiem.