Нейтрино — одни из самых загадочных частиц в стандартной модели
Нейтрино сложно обнаружить, поскольку они редко взаимодействуют с обычной материей. Несмотря на то что 400 триллионов нейтрино, рождённых на Солнце, каждую секунду проходят через тело человека, понять что-либо о них трудно. Чтобы разгадать их тайны, недавно начал сбор данных новый детектор нейтрино в Китае, который в течение следующих десяти лет надеется предоставить информацию о сорока–шестидесяти нейтрино в день.
Обсерватория JUNO
Детектор, известный как Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), расположен между двумя огромными атомными электростанциями в Янцзяне и Тайшане. Эти электростанции создают собственные искусственные нейтрино в дополнение к солнечным, что означает, что в этом районе должно быть много едва взаимодействующих частиц.
Хотя детектор, как и большинство детекторов нейтрино, расположен под землёй — на глубине 700 метров, — его физическая масса призвана блокировать большинство других частиц, таких как мюоны. Для этого используется дополнительный детектор, называемый «Top Tracker», который охватывает бассейн с ультрачистой водой диаметром 44 метра. Его задача — обнаруживать любые случайные частицы, которые могут достичь детектора.
Принцип работы
Данные от всех чувствительных фотодетекторов позволят исследователям определить некоторые физические свойства нейтрино, включая различия между тремя «типами» — электронным, мюонным и тау-нейтрино. Каждый из них имеет несколько отличающиеся характеристики и способен переходить между разными типами, или «осциллировать», как говорят физики элементарных частиц.
Одна из основных целей JUNO — понять массу каждого типа нейтрино. Исследователи надеются определить иерархию масс — то есть выяснить, какое нейтрино самое тяжёлое, а какое — самое лёгкое. Ещё одно потенциальное открытие — частота перехода типов нейтрино из одного в другое.
Понимание того, как работают нейтрино, позволило бы прояснить картину космологии, где они считаются ответственными за раннее расширение во время Большого взрыва, астрофизики, поскольку они дают представление о сверхновых, и даже геологии, поскольку радиоактивные породы из глубин Земли излучают нейтрино.
JUNO — это следующий шаг в этом направлении. Установка является результатом сотрудничества 74 институтов и 700 человек и возглавляется Институтом физики высоких энергий Китайской академии наук. Ожидается, что она будет работать не менее десяти лет и соберёт достаточно данных, чтобы пролить дополнительный свет на характеристики этих загадочных частиц.
neutrino detectors, it’s located underground. 700 meters underground, in fact. The physical bulk of Earth’s crust is meant to block most other particles, like muons, from getting to it, and at other installations, like IceCube, it does a pretty good job.»,»Even so, the detector itself is covered by an additional detector called the \»Top Tracker,\» which covers a 44m diameter pool of ultrapure water. Its job is to detect any stray particle that might make it all the way down to the detector. Ultimately, it can’t stop them, but it can eliminate the data artifact they might create.»,»That data artifact would happen if one of the particles hits the \»liquid scintillator\» inside a sphere surrounded by 43,212 sensitive photodetectors that can pick up individual photons. Combining data from all of the different photodetectors would allow researchers to tease out some of the physical properties of neutrinos, including what, if any, differences there are between the three \»types.\»»,»Those are the electron, the muon, and the tau neutrino. Each has slightly different characteristics from one another, and they have the ability to shift between the different types, or \»oscillate\» in the language of particle physicists.»,»One of the main goals of JUNO is to understand the mass of each, but, given that asking is probably too much, researchers are at least hoping to get a sense of the hierarchy of masses—i.e. which one is heaviest vs. lightest. Another potential discovery is how often the types change from one to another—i.e. what is the frequency of their oscillation.»,»Understanding how neutrinos work would unlock a clearer picture of cosmology, where they are thought to be responsible for the early expansion during the big bang, astrophysics, since they are thought to provide insights into supernovae, and even geology, as radioactive rocks from deep within Earth emit them. That’s part of the reason scientists have invested so much time and energy into tracking down their properties.»,»JUNO is the next step in that journey. The setup itself is a collaboration of 74 institutes and 700 individuals, and is led by the Chinese Academy of Sciences’ Institute for High Energy Physics. It should operate for at least ten years and hopes to collect enough data over that time frame to shed some additional light on the characteristics of these enigmatic particles. If it does, then multiple realms of science will be better for it.»,»\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tUniverse Today\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t»,»\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Other Physics Topics\n\t\t\t\t\t\t «]’>Источник