Neutrinii sunt unii dintre cei mai abundenți, curioși și evazivi critici în fizica particulelor. Unele dintre ele au trecut de la Big Bang și, la fel cum ați citit acest lucru, miliarde dintre ele au trecut prin corpul vostru (și mai multe sunt pe parcurs.) Dar, în ciuda omniprezentei lor, neutrinii sunt dificil de studiat tocmai pentru că ignoră aproape tot ce se face din orice altceva. Așadar, nu este surprinzător faptul că cântărirea unui neutrino nu este la fel de simplă ca să ceară politicos să calci pe o scară.
Din fericire, fizicienii cu particule sunt o mulțime tenace, inclusiv cei de la Fermilab din Departamentul de Energie al SUA și nu renunță la cel mai recent safari neutrino: experimentul NuMI Axis Off-Axis Electron Neutrino, sau NOvA. (Oamenii de știință reprezintă neutrinii cu litera greacă nu, sauv.) Este o vânătoare de vânat foarte mică pentru a prinde neutrini din zbor și folosește niște echipamente foarte mari pentru a face treaba. Și deja și-a capturat primii neutrini, chiar înainte ca setarea lor să fie completă.
Creat prin zdrobirea protonilor împotriva țintelor de grafit din unitatea Fermilab, chiar în afara orașului Chicago, Illinois, neutrinii rezultați sunt colectați și împușcați într-un fascicul aflat la 500 de mile nord-vest spre detectorul îndepărtat NOvA din Ash River, Minnesota, situat de-a lungul graniței cu Canada. Primele grinzi au fost incendiate în septembrie 2013, în timp ce instalația Ash River era încă în construcție.
„Că primii neutrini au fost depistați chiar înainte de finalizarea instalării detectorului NOvA este complet un omagiu pentru toți cei implicați”, a spus Marvin Marshak, fizicianul Universității din Minnesota, directorul laboratorului Ash River. „Acest rezultat timpuriu sugerează că colaborarea NOvA va aduce contribuții importante la cunoașterea acestor particule în viitorul nu atât de îndepărtat.”
Fasciculele de la Fermilab sunt tras la două secunde, fiecare trimitând miliarde de neutrini direct către detectoare. Detectorul apropiat de la Fermilab confirmă „aroma” inițială a neutrinilor din fascicul, iar detectorul mult mai mare determină apoi dacă neutrinii s-au schimbat în timpul călătoriei lor inter-statice de trei milisecunde.
Din nou, deoarece neutrinii nu interacționează ușor cu particulele obișnuite, fasciculele pot călători cu ușurință direct prin pământ între instalații - în ciuda curburii Pământului. De fapt, fasciculul, care pornește la 45 de metri sub pământ, în apropiere de Chicago, trece în cele peste 10 km (10 km) adânc în timpul călătoriei sale.
Potrivit unui comunicat de presă al Fermilab, neutrinii „vin în trei tipuri, numite arome (electron, muon sau tau) și se schimbă între ei în timp ce călătoresc. Cei doi detectori ai experimentului NOvA sunt așezați atât de departe încât să ofere neutrinilor timpul de a oscila de la o aromă la alta, în timp ce călătoresc aproape la viteza luminii. Chiar dacă doar o parte din detectorul mai mare al experimentului, numit detectorul îndepărtat, este complet construit, umplut cu scintilator și conectat cu electronică în acest moment, experimentul l-a folosit deja pentru a înregistra semnale de la primii neutrini. "
Blocurile de detecție de 50 de metri (15 m) înălțime sunt umplute cu un scintilator lichid format din 95% ulei mineral și 5% hidrocarburi lichide numit pseudocumen, care este toxic, dar „imperativ pentru procesul de detectare a neutrino-urilor”. Amestecul mărește orice lumină care îl lovește, permițând identificarea și măsurarea mai ușoară a loviturilor de neutrino. (Sursă)
„NOvA reprezintă o nouă generație de experimente cu neutrinoi”, a declarat directorul Fermilab, Nigel Lockyer. „Suntem mândri să atingem această etapă importantă în drumul nostru de a învăța mai multe despre aceste particule fundamentale.”
După finalizarea acestei veri, detectoarele apropiate și îndepărtate ale NOvA vor cântări 300, respectiv 14.000 de tone.
Scopul experimentului NOvA este captarea și măsurarea cu succes a maselor diferitelor arome de neutrino și, de asemenea, să se stabilească dacă neutrinii sunt propriile lor antiparticule (ar putea fi aceleași, deoarece nu au sarcini specifice.) Prin compararea oscilațiilor (adică aromă modificări) ale grinzilor de neutrino muon față de fasciculele antineutrino muon tras din Fermilab, oamenii de știință speră să le determine ierarhia de masă - și, în final, să descopere de ce Universul conține în prezent mult mai multă materie decât antimaterie.
Citește mai mult: Detectarea neutrinilor ar putea ajuta la pictarea unei imagini complet noi a Universului
Odată ce experimentul este pe deplin operațional, oamenii de știință se așteaptă să prindă în fiecare zi câțiva prețioși neutrini - aproximativ 5.000 în total pe parcursul celor șase ani. Până atunci, cel puțin acum au primele lor cărți.
„Văzând neutrinii în primele module ale detectorului din Minnesota este o etapă importantă. Acum putem începe să facem fizică. ”
- Rick Tesarek, fizician Fermilab
Aflați mai multe despre dezvoltarea și construcția experimentului NoVA de mai jos:
(Credit video: Fermilab)
Aflați mai multe despre obiectivele de cercetare NOvA aici.
Sursa: Comunicat de presă Fermilab
Colaborarea NOvA este formată din 208 oameni de știință din 38 de instituții din Statele Unite, Brazilia, Cehia, Grecia, India, Rusia și Regatul Unit. Experimentul primește finanțare de la Departamentul de Energie al SUA, Fundația Națională de Știință și alte agenții de finanțare.
