Минијатурни неутрино детектор обећава да ће тестирати законе физике
Релативно мали детектор ухватио је неутрине из нуклеарног реактора користећи технику познату као кохерентна расипања
Нуклеарна електрана у Лиебстадту, Швајцарска, домаћин је Детектор ЦОНУС + Неутрино.
Андреас Хаас / Диебилдмануфактур / Алами
Физичари су ухватили неутрине из нуклеарног реактора користећи уређај који тежи само неколико килограма, налоге величине мање масивне од стандардних неутрино детектора. Техника отвара нове начине на стрес-тестирање познатих закона физике и да открије обилне неутрине произведене у срцима колапсинг звезда.
„Коначно су то урадили“, каже Кате Сцхолберг, физичар у Дуке Универзитету у Дурхаму, Северна Каролина. „И они имају веома леп резултат.“ Експеримент, назван Цонус +, описан је 30. јула у Природа.
Изазовна каменолома
О подржавању научног новинарства
Ако уживате у овом чланку, размислите о подршци нашем награђиваном новинарству Претплата. Куповином претплате помажете да се осигура будућност утицајних прича о открићима и идејама које данас у облику света у облику света.
Неутрини су основне честице које немају електричну накнаду и углавном не комуницирају са другим стварима, чинећи их изузетно тешким за откривање. Већина неутрино експеримената ухвати ове неухватљиве честице посматрањем бљескова светлости који се генеришу када се неутрино судара са електроном, протон или неутроном. Ове сударе се јављају изузетно ретко, тако да такви детектори обично имају масе тона или хиљада тона да пруже довољно циљаног материјала да се у релевантним бројевима прикупе неутрине.
Сцхолберг и њени сарадници први су демонстрирали технику мини детектора у 2017. години, користећи га за улов неутрина произведеног од стране акцелератора на националној лабораторији Оак Ридге у Тенесију. Честице храстовог гребена имају нешто веће енергије од оних који су направљени у реакторима. Као резултат тога, откривање реактора неутрина био је још изазовнији, каже она. Али нижи енергетски неутрини такође омогућавају прецизнији тест стандардног модела физике.
Сцхолбергов кохерентан детектор је био први који је искористио феномен који се зове кохерентно расипање, у којем неутрино „смањује“ смањује целокупно атомско језгро, а не на конститутивне честице Атома.
Кохерентно распршивање користи чињеницу да честице материје могу дјеловати као таласи – и нижа енергија честица, дужа њихова таласна дужина, каже Цхристиан Буцк, вођа Цонус сарадње. Ако је таласна дужина неутрина слична пречнику језгра, „тада Неутрино види језгро као једну ствар. То не види унутрашњу структуру“, каже Буцк, који је физичар на Мак Планцк Институту за нуклеарну физику у Хеиделбергу, немачка. Неутрино не комуницира са било каквим субатомским честицама, већ је узроковати да језгро поново зареже – депонирање сићушне количине енергије у детектор.
Хватање језгра
Кохерентно распршивање јавља се више од 100 пута чешће као интеракције које се користе у другим детекторима, где неутрино „види језгро као збирку мањих честица са празним простором између празног простора између. Ова виша ефикасност значи да детектори могу бити мањи и још увек уочите сличан број честица у истом временском оквиру. „Сада можете приуштити да изградите детекторе на килограмима,“ каже Буцк.
Довнсион је то што у језгру депонује неутринос много мање енергије у језгру. Рекуил се индуцира на језгру неутрином упоредив је са оним произведеним на броду пинг-понг лоптом, каже Буцк – и има до последњих година изузетно је изазовно за мерење.
ДЕТЕКТОР ЦОНУС је направљен од четири модула чистог германија, а сваки одмерје 1 килограм. Радила је у нуклеарном реактору у Немачкој, све док се не искључи реактор 2022. године. Тим је потом преселио детектор, надоградио у Цонус +, до нуклеарне електране Леибстадт у Швајцарској. Са нове локације, тим сада извештава да је виђен око 395 догађаја судара у 119 дана рада – у складу са предвиђањима стандардног модела физике честица честица.
После кохерентног значајног резултата 2017. године, који је добијен детекторима од цезијум јодида, Сцхолбергов тим поновио је подвиг са детекторима од аргона и германија. Одвојено, прошле године, два експеримента првобитно дизајнирана за ловљење тамне материје пријавила је да виде наговештаје нискоенергетске кохерентне расипање неутрина које је произвело Сунце. Сцхолберг каже да стандардни модел чини врло чистом предвиђањима стопе кохерентног расипања и како се мења са различитим врстама атомског језгра, што га чини пресудом да упореди резултате што је могуће могуће препознатих материјала. А ако се осетљивост технике побољшава даље, кохерентно расипање могло би вам помоћи да потисне напријед врхунске технике соларне науке.
Истраживачи кажу да ће кохерентно расипање вероватно неће у потпуности заменити постојеће технологије за откривање неутрина. Али то може уочити сва три познате врсте неутрина (и њихових одговарајућих антикотика) до мале енергије, док неке друге технике могу да ухвате само једну врсту. Ова способност значи да би могла да допуни огромне детекторе који имају за циљ да покупе неутрине на вишој енергији, као што је у Јапану у Јапану у Јапану.
Овај чланак се репродукује уз дозволу и био је прво објављено 30. јула 2025.
