Неутрино са едни от най-изобилните, любопитни и неуловими фактори във физиката на частиците. Някои от тях са наоколо от Големия взрив и, точно както сте прочели това, трилиони от тях са минали през тялото ви (и още много са на път.), Но въпреки повсеместността им, неутрините са известни трудно да се проучат именно защото игнорирайте почти всичко, направено от всичко друго. Така че не е изненадващо, че претеглянето на неутрино не е толкова просто, колкото учтиво да помолите човек да стъпи на скала.
За щастие, физиците на частици са упорита партида, включително тези в американското министерство на енергетиката на Фермилаб, и те не се отказват от най-новото си неутрино сафари: експериментът за излъчване на електронно неутрино NuMI Off-Axis или NOvA. (Учените представляват неутрино с гръцката буква nu, илиV.) Ловът на малки дивеч е да лови неутрино в движение и използва много голямо оборудване, за да свърши работата. И вече са заснели първите си неутрино - дори преди тяхното инсталиране да е напълно завършено.
Създаден чрез разбиване на протони срещу графитни цели в съоръжението на Фермилаб точно извън Чикаго, Илинойс, в резултат неутрино се събират и изстрелват в лъч на 500 мили северозападно до далечния детектор NOvA в река Аш, Минесота, разположен по протежение на канадската граница. Първите греди бяха изстреляни през септември 2013 г., докато съоръжението на река Аш все още беше в процес на изграждане.
„Това, че първите неутрино са били открити още преди завършването на инсталацията на далечен детектор NOvA, е истинска почит към всички участващи“, казва физикът от университета в Минесота Марвин Маршак, директор на лабораторията на Ash River. „Този ранен резултат предполага, че сътрудничеството с NOvA ще даде важен принос за нашето познаване на тези частици в не толкова далечното бъдеще.“
Лъчите от Фермилаб се изстрелват на интервали от две секунди, като всеки изпраща милиарди неутрино директно към детекторите. Близкият детектор във Фермилаб потвърждава първоначалния "аромат" на неутрино в лъча и много по-големият далечен детектор определя дали неутрино са се променили по време на тримисекундното си подземно междуселищно пътуване.
Отново, тъй като неутрино не взаимодействат лесно с обикновени частици, лъчите лесно могат да се движат направо през земята между съоръженията, въпреки кривината на Земята. Всъщност лъчът, който започва на 45 фута (45 метра) под земята в близост до Чикаго, в крайна сметка преминава над 6 мили (10 км) в дълбочина по време на пътуването си.
Според прессъобщение на Fermilab, неутрино „се предлагат в три вида, наречени аромати (електрон, мюон или тау) и се променят между тях, докато пътуват. Двата детектора от NOvA експеримента са поставени толкова далеч, за да дадат време на неутрино да се колебаят от един аромат към друг, докато пътуват с почти скоростта на светлината. Въпреки че само част от по-големия детектор на експеримента, наречен далечен детектор, е напълно изграден, изпълнен със сцинтилатор и свързан с електроника в този момент, експериментът вече го използва за запис на сигнали от първите си неутрино. "
50-футовите (15 м) високи детекторни блокове са пълни с течен сцинтилатор, който е направен от 95% минерално масло и 5% течен въглеводород, наречен псевдокумен, който е токсичен, но „наложително за процеса на откриване на неутрино“. Сместа увеличава всяка светлина, която я удари, което позволява неутрино ударите да бъдат по-лесно открити и измерени. (Източник)
„NOvA представлява ново поколение експерименти с неутрино“, каза директорът на Fermilab Найджъл Локър. „Горди сме да достигнем този важен момент по пътя си да научим повече за тези основни частици.“
След приключването на това лято детекторите на близо и далеч на NOvA ще тежат съответно 300 и 14 000 тона.
Целта на NOvA експеримента е да улови успешно и да измери масите на различните аромати на неутрино и също така да определи дали неутрино са собствени античастици (те биха могли да бъдат еднакви, тъй като им липсва специфичен заряд.) Сравнявайки колебанията (т.е. аромат промени) на муонни неутрино лъчи срещу муонни антинейтрино лъчи, изстреляни от Фермилаб, учените се надяват да определят масовата й йерархия - и в крайна сметка да открият защо Вселената в момента съдържа много повече материя от антиматерията.
Прочетете още: Откриването на неутрино може да помогне да нарисувате изцяло нова картина на Вселената
След като експериментът е напълно оперативен, учените очакват да хващат безценни няколко неутрино всеки ден - общо около 5000 за целия си шестгодишен период. Дотогава те поне сега имат първите си няколко по книгите.
„Виждането на неутрино в първите модули на детектора в Минесота е основен момент. Сега можем да започнем да се занимаваме с физика. "
- Рик Тесарек, физик на Фермилаб
Научете повече за развитието и изграждането на експеримента NoVA по-долу:
(Видео кредит: Fermilab)
Научете повече за изследователските цели на NOvA тук.
Източник: прессъобщение на Fermilab
Сътрудничеството на NOvA се състои от 208 учени от 38 институции в САЩ, Бразилия, Чехия, Гърция, Индия, Русия и Обединеното кралство. Експериментът получава финансиране от Министерството на енергетиката на САЩ, Националната научна фондация и други агенции за финансиране.
