Mai exact despre neutrinii
Colaborarea Daya Bay, care include oameni de știință ruși din cadrul Institutului Comun pentru Cercetare Nucleară, a anunțat noi rezultate foarte precise ale cercetării cu neutrini.
O vedere de la înălțimea unei săli distanțate, cu patru detectori antineutrino imersați într-o piscină plină cu apă. (Foto de Roy Kaltschmidt, laboratorul din Berkeley)
Unul dintre detectoarele experimentului Daya Bay.
"Inima" sistemului de calibrare a detectorului
Poziția geografică a golfului Daya
Neutrinii sunt cunoscuți pentru interacțiunea lor slabă cu materia. Ei pot trece prin Soare sau Pământ, fără a intra în interacțiune cu orice atom de materie. În plus, pot trece printr-un miliard de soare. Pe de o parte, acest lucru face dificilă înregistrarea acestora și, pe de altă parte, face sursa celor mai importante informații despre evoluția universului și despre procesele stelelor din interior. Fizicienii cred că neutrinii pot juca un rol-cheie în explicarea asimetriei materiei și a antimateriei în univers. Această asimetrie este că Big Bang-ul nu a avut loc anihilarea reciprocă completă a materiei și antimateriei, și a materiei încă a rămas și a format universul așa cum îl vedem astăzi.
În experimentul Daya Bay, sunt studiate oscilațiile neutrinilor - o schimbare a tipului de neutrino în timp ce se deplasează de la sursă la detector. Aceste studii fac posibilă determinarea a doi parametri cheie ai fizicii neutrinilor - "unghiul de amestecare a neutrinilor" și "diferența de pătrate a maselor neutrinice".
În prezent sunt cunoscute trei tipuri de neutrini, fiecare dintre acestea fiind născut întotdeauna împreună cu leptonul - electron, muon sau tau - lepton. În conformitate cu aceasta, fiecărui neutrino i se atribuie numărul său cuantum - aroma (sau "aroma"). Primele experimente au arătat că tipul neutrinului (aroma) rămâne. Cu toate acestea, pe măsură ce au fost efectuate noi experimente, în acest sens au apărut îndoieli. Unele experimente au înregistrat un număr mai mic de neutrini decât se aștepta conform calculelor teoretice. Primul astfel de fapt a fost deficitul numărului de neutrinii electronici care zboară de la Soare, care a fost descoperit în anii 1970.
În conformitate cu această ipoteză, într-un fascicul constând inițial numai de neutrinii electronici, apare un amestec de neutroni muon și tau cu scăderea simultană a fracțiunii de neutrinii electronici. Probabilitatea apariției acestei impurități depinde periodic de distanța dintre sursă și detector.
Conform conceptelor moderne, motivul pentru aceasta este că neutronii electronici, muon și tau sunt un amestec cuantic de trei stări, fiecare dintre ele intră cu propria sa fracție. Aceste fracții sunt convenabil exprimate matematic prin intermediul unghiurilor de amestecare. Putem spune că neutrinii electroni, muon și tau constau din trei valuri, fiecare oscilând cu frecvența și amplitudinea. Prin urmare, dacă în momentul inițial suma valurilor semăna cu neutrino de electroni, apoi, după un timp aceste valuri se va dezvolta, astfel încât există un amestec de muonul și Tau neutrinilor, care experimentatori măsurat ca deficitul în numărul de neutrini de electroni.
Experimentul se desfășoară în China într-o zonă numită Daya Bay, situată la 55 de kilometri nord-est de Hong Kong. Trei reactoare nucleare sunt situate în apropiere - Daya Bay, Ling Ao și Ling Ao 2 (șase reactoare), care asigură continuu fluxul de antineutrină electronică produsă în reacțiile nucleare. Acest lucru ne permite să nu construim o sursă specială de neutrino. Pentru a investiga neutrinii, sunt folosiți opt detectoare, scufundate în trei piscine subterane mari cu apă și situate la distanțe diferite de acești reactoare. Colaborarea Daya Bay cuprinde mai mult de două sute de oameni de știință din șapte țări, inclusiv Rusia.
Citiți și:
