Nova bemutatta az első adatokat a neutrínói hierarchiáról - siskén
A Fermi Nemzeti Gyorsító Laboratóriumban (Fermilab) dolgozó fizikusok nemzetközi csoportja jelentette a NOvA kísérlet első eredményeit. Ennek a kísérletnek az a feladata, hogy megvizsgálja a muon neutrino rezgéseit az elektronra, ami lehetővé teszi a neutrínia hierarchiájának meghatározását. Az új adatokat egy tegnap nyitott szemináriumon jelentették be.
A neutronok rendkívül könnyű részecskék, amelyek gyakorlatilag nem vesznek részt a szokásos kölcsönhatásokban. Csak gravitáció és gyenge kölcsönhatás érinti őket (az utóbbi csak nagyon kis méretekben nyilvánul meg, a jellemző távolságok sokkal kisebbek, mint az atommag átmérője). Három különbözõ aroma (íz) ismert a neutrínóknak: a tau, az elektron és a muonok, és az oszlopok, amelyek megváltoztatják ezt az ízt.
Amikor neutrínók születik, hogy van egy bizonyos ízt, a szuperpozíció a megfelelő tömeget Államok (jelöljük ν1. Ν2. Ν3). Repülés közben fejlődik, változik a tömegállapot részesedése és egy másik ízállapotba való átmenet: teljesen vagy részben. Például, ha egy folyamat eredménye jelenik meg müon-neutrínó íz, az érzékelő, repülő több kilométer, ez megmutatkozhat már elektron neutrínó. Ez az átmenet szigorúan meghatározott periodicitással rendelkezik.
Az oszcillációk vizsgálatához kapcsolódó egyik probléma a neutrínó tömeg hierarchiájának vizsgálata. Az oszcillációk periódusai közvetlenül függenek a tömegállapot tömegének négyzetének különbségétől. A korai kísérletek atmoszférikus, napenergia és a reaktor neutrínó által jelzett érték és a jel az első két ilyen különbségek - AMa 2 12 és egy értéket, de nem jele Dm 2 13. Lehetséges, hogy meghatározza, hogy a két tömegek m1 és m2 közel vannak, és az M3 vagy több többet, vagy sokkal kevesebbet. Az első esetben normális hierarchiát figyeltek meg, a második esetben fordított.
A NOvA kísérletben a muon neutrínó oszcillációit közvetlenül megfigyelhetjük: ha nem fordulnak elő, a tudósok azt jósolják, hogy az érzékelő 201 muon neutrínót képes kimutatni. A kísérlet során azonban csak 33 ilyen részecskét találtunk. Ugyanakkor a tudósok hat elektronikus neutrínót fedeztek fel, míg a zaj csak egy észlelt részecske volt.
A Science beszámolói szerint a kísérlet résztvevői a feldolgozás eredményeit a várható adatmennyiség mintegy nyolc százalékát mutatták be. A kiadvány szerint a neutrínók rendes hierarchiáját előzetesen megerősítik.
A NOvA egy hatalmas neutrínó detektor Minnesotában. 800 kilométerre van egy muon neutrino - Fermilab (Illinois) forrás. A neutrínó gerenda föld alatt mozog, oszcilláló, és ezután elérte az érzékelőt. A tudósok szerint a tömegek hierarchiájával kapcsolatos információk számos kulcsfontosságú kérdést oldanak meg, különösen, hogy a neutrínó önmagában is anti-szemcsék.
A neutrino-kutatás NOvA kísérlete
A neutrínók az egyik legkevésbé elképesztő és érdekes szubatomi részecskék, amelyeket a tudósok megpróbálnak tanulni. Az apró, gyengén kölcsönható részecskék jobb megértése új tudományterületeket nyit meg, és segít megérteni a világegyetem természetét. Az eljárás első lépcsője lehet az Egyesült Államok középső nyugati részén található 800 kilométeres távolságra lévő objektumok egy párja. Öt évnyi építés után a NOvA kísérlet készen áll a neutrínók tanulmányozására mindaddig, amíg ezek a 800 km-es repülési idő alatt nem repülnek.
A neutrinokat nehéz tanulmányozni, mert természetüknél fogva ritkán kölcsönhatásba lépnek az anyag más formáival. Csak a 20. század közepén fedezték fel őket, amikor olaszul kapták a nevet, ami "kicsi és semleges". A neutrínók hosszú távú tanulmányokba történő tárolására nincs mód, hiszen egy neutrínó esetében nem számít szilárd. A neutronok csaknem kilométernyi szilárd anyagot tudnak áthatolni. Néha azonban a neutrínó belép az atom magjába, és eltér. Ez az ütközés az NOvA-t vizsgálja.
Nova kísérlet használja a gyenge kölcsönhatás a neutrínók, amely lehetővé teszi számukra, hogy áthalad a Föld egyik pontjáról a másikra - ez esetben Fermilab Batavia, hogy egy hatalmas detektor Ash River, Minnesota, közel a kanadai határhoz. 14.000 tonnás detektor Minnesota nem sokkal nehezebb, mint a neutrínók, mint a földkéreg, így Fermilab küld nagyszámú neutrínók közvetlenül a detektor. Detektor eszköz ténylegesen rétegekből áll polivinil-klorid (PVC), folyadékkal töltött, amely fényt bocsát ki, amikor megüt neutrínó. A Fermi laboratóriuma úgy véli, hogy a hosszú távú NOVA érzékelő a világ legnagyobb szabadon álló műanyag szerkezete lehet.
Minden másodperc múlva a következő hat év múlva a tudósok billió neutrínót fognak eljutni Észak-Minnesota felé, hogy felfedezzék legalább néhány interakciót. A NOvA detektor egy északi-tengeri Minnesota északi részén helyezkedik el, mivel az érzékelőknek rendkívül érzékenyeknek kell lenniük a ritka neutrínói kölcsönhatásokra. A civilizáció elektromágneses zajától még néhány kilométeres távolságra is, a kozmikus sugarak megakadályozzák az érzékelőnek a neutrínók kimutatását. Bár lehetséges. A tudósoknak előnyük van: pontosan tudják, hogy hány neutrínum jön ki, energiaszintjét és pontos időpontját, amikor mindegyiknek át kell haladnia az érzékelőn.
Mi ez a jelentése? A NOVA kifejezetten arra törekszik, hogy megvizsgálja, hogy a neutrínók egy bizonyos időre három különböző állapot között váltanak-e. Ez segíthet nekünk megválaszolni a fizika egyik fő kérdéseit: miért van valami, és nem semmi? A Big Bang után bizonyos mértékű egyensúlyhiány alakult ki az anyag és az antimatter mennyiségében, ami megakadályozta, hogy a fiatal univerzum nullázódjon, de miért? A neutrínók lehetnek az okok, de a tudósoknak több adatra van szükségük a részletekkel való munkához.