)
Po raz pierwszy fizycy stworzyli i wykryli wysokoenergetyczne „duchy” w największej na świecie kruszarce atomów. Odkrycia mogą pomóc odkryć sekrety tego, jak gwiazdy przechodzą w supernowe.
Drobne cząsteczki, tzw neutrinaprzez detektor neutrin FASER w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) – największym na świecie akceleratorze cząstek, znajdującym się w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) niedaleko Genewy w Szwajcarii.
Neutrina zyskały swój spektralny przydomek, ponieważ ich nieistniejący ładunek elektryczny i prawie zerowa masa oznaczają, że prawie nie wchodzą w interakcje z innymi rodzajami materii. Zgodnie z upiornym pseudonimem, neutrina przelatują przez zwykłą materię z prędkością bliską prędkości światła. fizycy Przedstawili swoje wyniki (Otwiera się w nowej karcie) Na 57. Kongresie Oddziałań Elektrosłabych i Zunifikowanych Teorii Rencontres de Moriond w La Thuile we Włoszech, 19 marca.
Powiązany: Widmowe neutrina eksplodują z pobliskiej galaktyki, a naukowcy nie są pewni, dlaczego
„Odkryliśmy neutrina z zupełnie nowego źródła – zderzaczy cząstek – w których dwie wiązki cząstek zderzają się ze sobą z ekstremalnie wysoką energią” Jonathana Fenga (Otwiera się w nowej karcie)fizyk z University of California, Irvine i rzecznik FASER Collaboration, — powiedział w oświadczeniu (Otwiera się w nowej karcie).
W każdej sekundzie przez każdy centymetr kwadratowy twojego ciała przechodzi około 100 miliardów neutrin. Maleńkie cząstki są wszędzie – powstają w płomieniach jądrowych gwiazd, w masywnych wybuchach supernowych, w wyniku promieniowania kosmicznego i rozpadu radioaktywnego, a także w akceleratorach cząstek i reaktorach jądrowych na Ziemi. W rzeczywistości neutrina, które po raz pierwszy wykryto wyrzucane z reaktora jądrowego w 1956 r., ustępują jedynie fotonom jako najbardziej rozpowszechniona cząstka subatomowa we wszechświecie.
Ale pomimo ich wszechobecności, interakcje pozbawionych ładunku cząstek o bliskiej masie z inną materią sprawiają, że są one niezwykle trudne do wykrycia. Pomimo wielu słynnych eksperymentów z wykrywaniem neutrin — takich jak japoński detektor Super-Kamiokande, MiniBooNE firmy Fermilab i detektor bieguna południowego IceCube — Byli w stanie wykryć neutrina generowane przez energię słoneczną.
Ale neutrina, które docierają do nas ze Słońca, to tylko maleńki wycinek cząstek duchów. Na drugim końcu widma energetycznego znajdują się wysokoenergetyczne neutrina powstające podczas wybuchów gigantycznych supernowych i pęków cząstek, gdy cząstki znajdujące się w przestrzeni kosmicznej zderzają się z ziemską atmosferą. Te wysokoenergetyczne duchy do tej pory pozostawały tajemnicą dla naukowców.
„Te wysokoenergetyczne neutrina w LHC są ważne dla zrozumienia naprawdę ekscytujących obserwacji w astrofizyce cząstek elementarnych” Jimmy’ego Boyda (Otwiera się w nowej karcie), fizyk cząstek elementarnych CERN i współrzecznik FASER, powiedział w oświadczeniu. Nowe odkrycia mogą pomóc wyjaśnić, w jaki sposób gwiazdy płoną i eksplodują oraz w jaki sposób interakcje neutrin o wysokiej energii prowadzą do produkcji innych cząstek w kosmosie.
Aby uchwycić widma subatomowe, fizycy zbudowali detektor cząstek Beavera: gęste metalowe arkusze ołowiu i wolframu zatrzymują wiele warstw lepkiej, wykrywającej światło substancji zwanej emulsją. Kiedy wiązki wysokoenergetycznych protonów zderzają się ze sobą wewnątrz Wielkiego Zderzacza Hadronów, wytwarzają deszcz cząstek produktów ubocznych, z których niewielka część to neutrina, które wchodzą do Sable. Neutrina z tych zderzeń uderzają następnie w jądra atomowe w gęstych blachach i rozpadają się na inne cząstki. Warstwy emulsji działają w sposób podobny do starego filmu fotograficznego, oddziałując z produktami ubocznymi neutrin, aby odcisnąć możliwe do prześledzenia kontury cząstki, gdy przez nią przechodzi.
„Rozwijając” tę podobną do filmu emulsję i analizując trajektorie cząstek, fizycy odkryli, że niektóre ślady zostały spowodowane przez strumienie cząstek utworzone przez neutrina przechodzące przez płytki; Mogą nawet określić, który z trzech „smaków” cząstek neutrina – taon, mion lub elektron – wykryli.
Sześć neutrin wykrytych w tym eksperymencie zostało po raz pierwszy zidentyfikowanych w 2021 roku. Fizykom zajęło dwa lata zebranie wystarczającej ilości danych, aby upewnić się, że są one prawdziwe. Teraz spodziewają się znaleźć więcej i myślą, że mogą ich użyć do zbadania środowisk w całym wszechświecie, w których tworzą się wysokoenergetyczne cząstki duchów.
„Kawioholik. Fanatyk alkoholu na całe życie. Typowy ekspert podróży. Skłonny do napadów apatii. Internetowy pionier”.
More Stories
Zdjęcie Hubble'a może zawierać dowody gwiezdnego kanibalizmu w mgławicy w kształcie hantli
Hubble świętuje swoje 34. urodziny, podziwiając wspaniały widok na Mgławicę Mały Hantle
Pochowana w Mgławicy Koci Szpon to jedna z największych cząstek kosmicznych, jakie kiedykolwiek widziano