Neutrinii sunt poate cele mai subestimate particule cunoscute de omenire. Fizicianul, tipul inteligent și aleck inteligent Wolfgang Pauli și-a propus pentru prima dată existența în 1930 ca o piesă puzzle lipsă - anumite reacții nucleare au intrat mai mult decât au ieșit. Pauli a motivat că trebuia să fie implicat ceva minuscul și invizibil - prin urmare, neutrino, care este un fel de italian pentru „puțin neutru”.
În deceniile de la acea propunere inițială, am ajuns să cunoaștem și să iubim - dar nu să înțelegem pe deplin - acei mici semeni neutri. Au un pic de masă, dar nu suntem siguri cât de mult. Și pot muta de la un fel de neutrino (numit „aromă”, pentru că de ce nu?) La altul, dar nu suntem siguri cum.
Ori de câte ori fizicienii nu înțeleg ceva, ei sunt foarte încântați, pentru că, prin definiție, răspunsul la ghicitori trebuie să se afle în afara fizicii cunoscute. Așa că misterul masei neutrinoase și al amestecării ne poate oferi indicii despre astfel de mistere ca în primele momente ale Big Bang-ului.
O mică problemă: micimea. Neutrinii sunt minusculi și aproape că nu vorbesc niciodată cu materie normală. Milioane de trilioane trec prin corpul tău chiar acum. Le observi? Nu, nu. Pentru a săpa într-adevăr proprietățile neutrino, trebuie să mergem în mare și trei noi experimente cu neutrino vor veni în curând online pentru a ne oferi un control asupra lucrurilor. Noi speram.
Să explorăm:
DUNĂ
Este posibil să fi auzit entuziasmul în legătură cu o remake a romanului clasic de sci-fi „Dune”. Nu este asta. În schimb, acest DUNE reprezintă „Experimentul neutru subteran profund”, care este format din două părți. Prima parte va fi la Fermilab, în Illinois, și va include o armă uriașă neutrino în stilul genial rău, care va accelera protonii până aproape de viteza luminii, îi va distruge în lucruri și va trage trilioane de neutrini pe secundă din finalul afacerii.
De acolo, neutrinii vor călători în linie dreaptă (pentru că asta este tot ceea ce știu să facă) până când vor ajunge în partea a doua, la aproximativ 800 de mile (1.300 de kilometri) distanță la Centrul de Cercetări Subterane Sanford din Dakota de Sud. De ce în subteran? Deoarece neutrinii călătoresc în linie dreaptă (din nou, nicio alegere), dar Pământul este curbat, astfel încât detectorul trebuie să stea aproximativ o milă (1,6 km) sub suprafață. Și detectorul este de aproximativ 40.000 de tone (36.000 de tone) de argon lichid.
Hyper-Kamiokande
Predecesorul pentru curând să fie Hyper-Kamiokande („Hyper-K” dacă vrei să fii cool la petrecerile de fizică) a fost denumit în mod potrivit Super-Kamiokande („Super-K” din aceleași motive), situat în apropiere de Hida , Japonia. Este o configurație destul de simplă pentru ambele instrumente: un rezervor uriaș de apă ultrapură înconjurat de tuburi fotomultiplicatoare, care amplifică semnale luminoase foarte slabe.
De fiecare dată într-un timp extrem de rar, un neutrino lovește o moleculă de apă, determinând un electron sau un pozitron (partenerul antimaterial al electronului) să scoată mai repede decât viteza luminii în apă. Acest lucru cauzează o lumină albăstruie numită radiație Cherenkov, iar lumina este preluată de tuburile fotomultiplicatoare. Studiați blițul, înțelegeți neutrino.
Super-K a făcut super-istorie în 1998, când a furnizat primele dovezi solide că neutrinii schimbă aroma în timp ce zboară, pe baza observațiilor neutrinilor produși în adâncurile infernale ale miezului soarelui. Descoperirea l-a înnobilat pe fizicianul Takaaki Kajita, premiul Nobel și Super-K, o pată afectuoasă pe tubul fotomultiplicator.
Hyper-K este ca Super-K, dar mai mare. Cu o capacitate de 264 de milioane de galoane (1 miliard de litri) de apă, are de 20 de ori volumul de colectare de Super-K, ceea ce înseamnă că poate colecta de 20 de ori numărul de neutrini în același timp. Hyper-K va căuta neutrinii produși de reacții naturale, organice, cum ar fi fuziunea și supernovele, în univers, începând cu aproximativ 2025. Cine știe? S-ar putea să obțină pe cineva și un premiu Nobel.
Pingu
Nu sunt exact sigur de ce fizicienii aleg acronimele pe care le fac pentru experimente științifice gigantice. În acest caz, Pingu este numele unui pinguin animat european care are diverse nefericiri și învață lecții de viață importante pe continentul de sud. De asemenea, înseamnă „Precision IceCube Next Generation Upgrade” (PINGU).
Partea IceCube din acel acronim se referă la cel mai mare, cel mai rău experiment de neutrino din lume. Bazat la Polul Sud, experimentul constă în șiruri de detectoare scufundate adânc în foaia polară de gheață care va folosi claritatea cristalină a acestei gheață pentru a face același lucru pe care Super și Hyper-K o fac în Japonia: detectează radiația Cherenkov produsă de neutrinii care se scurg prin gheață. Experimentul a început cu adevărat abia acum câțiva ani, dar deja oamenii de știință care îl conduc sunt mâncărime pentru un upgrade.
Iata de ce. IceCube poate fi mare, dar asta nu înseamnă că este cel mai bun din toate lucrurile. Are un punct orb: Datorită dimensiunii sale enorme (un întreg kilometru cub de gheață), este greu să vadă neutrini cu consum redus de energie; pur și simplu nu fac suficient de mult pop-uri și fizzle pentru a fi văzute de detectoarele IceCube.
Intrați în PINGU: o grămadă de detectoare suplimentare, amplasate în apropierea centrului IceCube, special concepute pentru a prinde neutrinoii cu energie mai mică care lovesc Pământul.
Când (sperăm) va veni online, PINGU se va alătura armatei de instrumente și detectoare din întreaga lume care încearcă să prindă cât mai multe dintre aceste mici notiuni fantomatice și să le deblocheze secretele.
