Ученые зовут это «частицей-призраком». Почти не имеет массы, развивает скорость близкую к скорости света и три десятилетия подряд скрывается от ученых всего мира. Речь идет о нейтрино, над которым бьются физики в лабораториях от Пакистана до Швейцарии.
Нейтрино образуются при распаде радиоактивных элементов. Они есть в солнце, других звездах и даже наших собственных телах. Нейтрино проходит через огромное количество материи без труда. Так как же ученые изучают эту неуловимую частицу?..
GERDA
Этот сложнейший аппарат, GERmanium Detector Array (GERDA) помогает ученым понять, почему мы вообще существуем. GERDA ищет нейтрино путем мониторинга электрической активности внутри чистых кристаллов германия, изолированных глубоко под горой в Италии. Ученые, которые работают с GERDA, надеются обнаружить очень редкий тип радиоактивного распада.
Когда Большой Взрыв породил нашу Вселенную (13,7 млрд лет назад), должно было образоваться равное количество материи и антиматерии. А когда материя и антиматерия сталкиваются, они уничтожают друг друга, не оставляя за собой ничего, кроме чистой энергии. Так откуда взялись мы?
Если ученые смогут обнаружить те признаки распада, то это будет означать, что нейтрино — частица и античастица одновременно. Конечно же, такое объяснение снимет большую часть интересующих нас вопросов.
SNOLAB
Канадская нейтринная обсерватория Садбери (SNO) похоронена примерно на два километра под землей. Подразделение SNO+ исследует нейтрино от Земли, Солнца, и даже сверхновых.
Сердце лаборатории — огромная пластиковая сфера, заполненная 800 тоннами специальной жидкости под названием «жидкий сцинтиллятор». Сфера окружена оболочкой из воды и удерживается на месте с помощью веревок. Все вместе контролируется массивом в 10 000 чрезвычайно чувствительных детекторов света, называемых фотоэлектронными умножителями (ФЭУ).
Когда нейтрино взаимодействуют с другими частицами в детекторе, жидкий сцинтиллятор подсвечивается и ФЭУ считывают полученные данные. Благодаря оригинальному детектору SNO, ученые теперь знают, что по крайней мере три различных вида, или «аромата» нейтрино, способны переносится вперед и назад через пространство-время.
IceCube
А это — самый большой нейтринный детектор в мире. IceCube, расположенный на Южном полюсе, использует 5,160 датчиков, распределенных среди более миллиарда тонн льда. Цель — получить нейтрино высоких энергий от чрезвычайно жестоких космических источников, таких как взрывающиеся звезды, черные дыры и нейтронные звезды.
Когда нейтрино врезаются в молекулы воды во льду, они выпускают высокоэнергетические извержения субатомных частиц, которые могут распространится на несколько километров. Эти частицы движутся так быстро, что излучают краткий конус света, называемый конусом Черенкова. Ученые надеются использовать полученную информацию, чтобы восстановить путь нейтрино и определить их источник.
Daya Bay
Нейтрино-эксперимент проходит сразу в трех огромных залах, захороненных на холмах Дайя-Бей, Китай. Шесть цилиндрических детекторов, каждый из которых содержит 20 тонн жидкого сцинтиллятора, сгруппированы в залах и окружены 1000 ФЭУ. Они тонут в бассейнах чистой воды, блокирующей любую окружающую радиацию.
Соседняя группа из шести ядерных реакторов штампует миллионы квадриллионов безвредных электронных антинейтрино каждую секунду. Этот поток антинейтрино взаимодействует с жидким сцинтиллятором, чтобы излучать короткие вспышки света, которые подхватываются ФЭУ. Дайя Бэй построен для исследования осцилляции нейтрино.
Источник