Neutrino pp.

19 Września 2014

Gdy głęboko we wnętrzu Słońca dochodzi do połączenia się protonów w pary, powstają cięższe atomy, a w czasie tego procesu emitowane są m.in. neutrina. Naukowcy sądzą, że taka reakcja to pierwszy krok całego ciągu wydarzeń, w wyniku których Słońce produkuje 99% energii. Dotychczas jednak nie znaleziono bezpośrednich dowodów na to, by przypuszczenia takie były prawdziwe.

Teraz, po raz pierwszy w historii, odnotowano neturina pochodzące z podstawowych reakcji protonów we wnętrzu naszej gwiazdy macierzystej.

Neutrina są niezwykle trudne do zaobserwowania, gdyż niemal nigdy nie wchodzą w interakcje z materią. Obliczenia wykazują, że w ciągu sekundy na każdy centymetr kwadratowy Ziemi pada około 65 miliardów neutrin ze Słońca. Mimo to dopiero po długich poszukiwaniach udało się zanotować pierwsze z nich. Zostały one zauważone w urządzenie Borexino we włoskim Laboratorium Narodowym Gran Sasso. Wick Haxton, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley mówi, że nikt nie kwestionował istnienia neutrin pp, czyli pochodzących z kolizji protonów. Pod znakiem zapytania stawiano natomiast możliwość zbudowania urządzenia, które je wychwyci.

W Borexino używa się płynnego scyntylatora, który emituje światło gdy zostanie pobudzony. Scyntylator umieszczony jest w wielkiej sferze otoczonej płaszczem z 1000 ton wody, a całość znajduje się 1,4 kilometra pod powierzchnią Ziemi. W ten sposób uzyskano warstwę ochronną, która ma zatrzymać wszystko oprócz neutrin. Podczas rozpadu prowadzi on do rozbłysku scyntylatora, a właściwości tego rozbłysku są bardzo podobne do rozbłysku powodowanego interakcją z neutrino pp. Naukowcy musieli więc szukać niewielkich różnic energii, które występują między oboma rodzajami rozbłysków. Jednak raz na jakiś czas dochodzi jednocześnie do rozpadu dwóch atomów węgla 14 i wówczas rozbłysk jest identyczny jak przy neutrino pp. Naukowcy pracujący przy Borexino opracowali nową metodą obserwacji rozbłysków i badali je przez wiele lat, by w końcu zyskać pewność, że zaobserwowano neutrino pp.

Potwierdzenie istnienia tej cząstki to jednocześnie potwierdzenie ważności głównych modeli teoretycznych opisujących Słońce. Znalezienie niskoenergetycznego neutrino pp – słoneczne neutrina wysokoenergetyczne obserwowano już wcześniej – dopełnia wiedzę o ciągu reakcji zachodzących w naszej gwieździe. Pozwala też na udoskonalenie eksperymentów dotyczących neutrin i dalsze, bardziej skuteczne, ich poszukiwanie.

Neutrina występują w trzech odmianach, zwanych zapachami. To neutrina elektronowe, mionowe i taonowe. Ich niezwykłą cechą jest możliwość zmiany, oscylacji, jednego rodzaju w drugi. Wydaje się, że wszystkie neutrina pochodzące ze Słońca rodzą się jako elektronowe, ale zanim dotrą na Ziemię część z nich zmienia się w mionowe bądź taonowe. Każdy z zapachów neutrino ma nieco inną masę. Obecnie najważniejszym zadaniem stojącym przed uczonymi badającymi neutrina jest właśnie precyzyjne określenie masy poszczególnych zapachów. Różnice w masie są bowiem najważniejszym czynnikiem decydującym o oscylacjach.

Oprócz Borexino ważnymi ośrodkami badań nad neutrino są Sudbury Neutrino Observatory w kanadyjskim Ontario oraz japoński Super-Kamiokande. Za osiem lat w Fermi National Accelerator Laboratory ma zostać uruchomiony Long-Baseline Neutrino Experiment (LBNE), który będzie badał oscylacje neutrin podczas przejścia przez materię. Generowane tam neutrino będą wystrzeliwane w kierunku Sanford Underground Research Facility w Południowej Dakocie. Podczas 1285-kilometrowej podróży pod Ziemią wiele z nich będzie oscylowało, a uczeni chcą właśnie te oscylacje zbadać i określić, które zapachy neutrin są lżejsze, a które cięższe.

7 Października 2014

Po pięciu latach pracy amerykański Departament Energii ogłosił powstanie najpotężniejszego w USA i najdłuższego na świecie eksperymentu do badania neutrino. Sukces jest tym większy, że – w przeciwieństwie do olbrzymiej części wielkich projektów realizowanych z budżetu – NOvA został zakończony w terminie i wydano nań mniej pieniędzy niż przewidziano w budżecie.

NOvA składa się z dwóch potężnych wykrywaczy neutrin oddalonych od siebie o 800 kilometrów. Używa też najpotężniejszego ziemskiego źródła neutrin, które są generowane w Fermi National Accelerator Laboratory. Wiązka wysyłana jest do północnej Minnesoty. Najpierw przechodzi przez położony w pobliżu Fermilab 300-tonowy wykrywacz, a na końcu swojej drogi trafia do ważącego 14 000 ton wykrywacza w Ash River w pobliżu granicy z Kanadą. Porównanie neutrin z obu wykrywaczy pozwoli zbadać, w jaki sposób zmieniają się one w czasie i przestrzeni.

Przez najbliższe sześć lat Fermilab będzie wysyłało przez oba detektory dziesiątki bilionów neutrin na sekundę. Naukowcy mają nadzieję, że codziennie w detektorze w Ash River uda się przechwycić kilka neutrin. Te cząstki tak rzadko wchodzą w interakcje z materią, że każda zaobserwowana interakcja jest ważnym wydarzeniem.

Neutrino występują w trzech odmianach, tzw. zapachach. Istnieją neutrino elektronowe, taonowe i mionowe. Cząstki oscylują, czyli zmieniają się, pomiędzy tymi zapachami. NOvA ma pozwolić na odkrycie przyczyn oscylacji. Eksperyment został zaprojektowany przede wszystkim do badania przejścia neutrino mionowego w elektronowe. Jeśli uda się poznać naturę neturino być może dowiemy się, dlaczego wszechświat jest zbudowany z materii i dlaczego cała materia nie uległa anihilacji wskutek spotkania z antymaterią po Wielkim Wybuchu. Być może uda się też określić masy poszczególnych zapachów neutrino, a przynajmniej stwierdzić, które z nich jest najcięższe.

Badania nad neutrino to dla Fermilab jedno z głównych zadań na przyszłość i ważna część światowych badań nad fizyką cząstek - mówi dyrektor laboratorium Nigel Lockyer. Dotychczas Fermilab było znane głównie z niezwykle zasłużonego dla nauki Tevatronu. Teraz może jeszcze bardziej przysłużyć się nauce, gdyż ma do dyspozycji wyjątkowe urządzenia. Detektor w Minnesocie to prawdopodobnie największa wolnostojąca konstrukcja z tworzyw sztucznych. Liczy 61 metrów długości, 15 metrów wysokości i 15 metrów szerokości. Oba wykrywacze zostały wykonane z PCV. Oba wypełniono ciekłym scyntylatorem, który emituje światło gdy wejdzie w interakcję z neutrino. Światło to jest przesyłane do systemu zbierającego dane, a ten tworzy trójwymiarowy obraz interakcji, który jest następnie analizowany przez naukowców.

Źródło: http://kopalniawiedzy.pl/NOvA-neutrino-Fermilab,21159

szuu · 7 Października 2014

Po pięciu latach pracy amerykański Departament Energii ogłosił powstanie najpotężniejszego w USA i najdłuższego na świecie eksperymentu do badania neutrino. Sukces jest tym większy, że – w przeciwieństwie do olbrzymiej części wielkich projektów realizowanych z budżetu – NOvA został zakończony w terminie

wątpię czy eksperyment może powstać, można go najwyżej rozpocząć, chociaż może chodzi też o powstanie urządzeń, bo "najpotężniejszy eksperyment" brzmi jakoś niedorzecznie.

w dodatku pisanie w momencie jego rozpoczęcia, że został zakończony to kolejny przykład na to, że dobór słów bywa ważny, ukończono budowę instalacji a nie eksperyment.