कैसे न्यूट्रिनो का पता लगाने: एक उदाहरण के लिए, "सुपर-Kamiokande"

छुपा गहराई में 1 किमी की पहाड़ के नीचे, Ikeno, में जस्ता की खान Kamioka, 290 किमी उत्तर से टोक्यो (जापान) जगह है के रूप में अपनी मांद का सपना होता है किसी भी सुपर खलनायक से कुछ फिल्म या कहानी के बारे में supercoach. यहाँ है एक "सुपर-Kamiokande" (या "सुपर-कश्मीर") — न्यूट्रिनो डिटेक्टर है । न्यूट्रिनो एक उपपरमाण्विक मौलिक कणों, बहुत कमजोर के साथ बातचीत के दौरान साधारण बात नहीं है । वे कर रहे हैं घुसना करने में सक्षम पूरी तरह से सभी में और हर जगह है । अवलोकन के इन मौलिक कणों में मदद करता है, वैज्ञानिकों को खोजने के लिए गिर स्टार और नई जानकारी जानने के बारे में हमारे ब्रह्मांड. व्यापार अंदरूनी सूत्र के साथ बात की तीन कर्मचारियों के "सुपर-Kamiokande" और कैसे यह सब काम करता है और क्या प्रयोगों वैज्ञानिकों द्वारा प्रदर्शन किया है.

में जल्दी से आगे बढ़नेवाला उपपरमाण्विक दुनिया

न्यूट्रिनो कर रहे हैं पता लगाने के लिए मुश्किल है । इतना मुश्किल है कि प्रसिद्ध अमेरिकी खगोल विज्ञान और popularizer नील Degrasse टायसन एक बार बुलाया "सबसे मायावी शिकार अंतरिक्ष में."

"बात है एक न्यूट्रिनो के किसी भी बाधाओं. इन subatomic कणों के माध्यम से पारित कर सकते हैं एक सौ प्रकाश-वर्ष धातु और नहीं भी धीमी गति से नीचे" — कहा Degrasse टायसन.

लेकिन क्यों वैज्ञानिकों को भी काबू करने की कोशिश की है?

"जब सुपरनोवा होती है, स्टार गिर में ही है और हो जाता है एक ब्लैक होल है । अगर इस घटना में होता है, हमारी आकाशगंगा, न्यूट्रिनो डिटेक्टर की तरह ही "सुपर-कश्मीर" पर कब्जा करने में सक्षम उत्सर्जित इस प्रक्रिया में, न्यूट्रिनो. ऐसे डिटेक्टरों बहुत कुछ कर रहे हैं दुनिया में," — बताते हैं Yoshi उचीडा, इंपीरियल कॉलेज लंदन में है.

इससे पहले स्टार गिर, यह उत्सर्जन करता है सभी दिशाओं में बाहरी अंतरिक्ष के neutrinos, और प्रयोगशाला के इस तरह के एक "सुपर-Kamiokande" सेवा की भूमिका में पूर्व चेतावनी प्रणाली को बताना है कि वैज्ञानिकों के लिए जहां देखने के लिए देखो के अंतिम क्षणों में जीवन की सितारों की है.

"सरलीकृत गणना का कहना है कि घटनाओं की एक सुपरनोवा में विस्फोट त्रिज्या में जो हमारे डिटेक्टरों पकड़ कर सकते हैं केवल एक बार होता है में 30 साल. दूसरे शब्दों में, यदि आप एक याद आती है, तो आप इंतजार करना होगा औसत पर एक कुछ दशकों तक अगली घटना," — कहते हैं उचीडा.

एक न्यूट्रिनो डिटेक्टर "सुपर-कश्मीर" न सिर्फ न्यूट्रिनो का पता लगाता है उस पर गिरने से बाहरी अंतरिक्ष. इसके अलावा, यह फैलता है न्यूट्रिनो के साथ T2K प्रयोगात्मक सेटअप, के शहर में स्थित Tokaj में, विपरीत जापान का हिस्सा हैं । के लिए भेजा न्यूट्रिनो बीम जाने के लिए है के बारे में 295 मील की दूरी के बाद, जो इसे में प्रवेश करती डिटेक्टर "सुपर-Kamiokande" में स्थित है, देश के पश्चिमी भाग है ।

के अवलोकन कैसे न्यूट्रिनो परिवर्तन (या दोलन) जब चलती के माध्यम से बात नहीं बता सकते हैं, वैज्ञानिकों के बारे में अधिक ब्रह्मांड की प्रकृति, उदाहरण के लिए, रिश्ते के बारे में दोनों के बीच बात और प्रतिकण.

"हमारे मॉडल "बिग बैंग" से पता चलता है कि मामला है और प्रतिकण बनाया गया था, बराबर अनुपात में" — एक साक्षात्कार में कहा के साथ व्यापार अंदरूनी सूत्र, Vasko से इंपीरियल कॉलेज लंदन में है.

"हालांकि, थोक के प्रतिकण के लिए कुछ या किसी कारण के लिए गायब हो गया । साधारण बात है की तुलना में बहुत अधिक प्रतिकण."

वैज्ञानिकों का मानना है कि न्यूट्रिनो के अध्ययन हो सकता है तरीकों में से एक है जिसके द्वारा का जवाब करने के लिए इस रहस्य के अंत में पाया जा सकता है.

के रूप में "सुपर-Kamiokande" कैच न्यूट्रिनो

की गहराई पर स्थित 1000 मीटर की दूरी पर जमीन के नीचे, "सुपर-Kamiokande" के आकार में एक 15 मंजिला इमारत है एक कुछ इस तरह है.

स्कीमा न्यूट्रिनो डिटेक्टर "सुपर-Kamiokande"

एक स्टेनलेस स्टील के टैंक के रूप में एक सिलेंडर से भरा 50 हजार टन की विशेष रूप से शुद्ध पानी. माध्यम से गुजर रहा है, इस पानी न्यूट्रिनो बढ़ रहा है पर एक गति की तुलना में तेजी से प्रकाश की गति.

"न्यूट्रिनो में प्रवेश टैंक के उत्पादन प्रकाश योजना के रूप में ही है कॉनकॉर्ड टूट गया था ध्वनि बाधा" — कहते हैं उचीडा.

"यदि विमान बहुत तेजी से चलता है और टूट जाता है में ध्वनि बाधा, यह बनाता है एक बहुत शक्तिशाली सदमे की लहर ध्वनि. इसी तरह, एक न्यूट्रिनो के माध्यम से गुजर रहा पानी और बढ़ने की तुलना में तेजी से प्रकाश की गति से बनाता है एक प्रकाश सदमे की लहर", — वैज्ञानिक बताते हैं.

पर दीवारों, छत और टैंक के नीचे स्थापित किया गया है एक छोटे से अधिक से अधिक 11 000 विशेष सोने के रंग "प्रकाश बल्ब" है । वे कर रहे हैं कहा जाता है photomultipliers कर रहे हैं बहुत प्रकाश के प्रति संवेदनशील है । वे प्रकाश को पकड़ने, इन सदमे तरंगों द्वारा उत्पन्न कर रहे हैं न्यूट्रिनो.

देखो photomultipliers तो

मॉर्गन वास्को उन्हें का वर्णन के रूप में "वापस बल्ब" है । इन उपकरणों के इतने संवेदनशील होते हैं कि यहां तक कि एक एकल के साथ प्रकाश की क्वांटम में सक्षम है उत्पन्न करने के लिए एक विद्युत आवेग है, जो फिर से संसाधित एक विशेष इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली.

नहीं पीने के पानी, आदमी

करने के लिए प्रकाश से सदमे तरंगों के द्वारा बनाई गई न्यूट्रिनो के बने सेंसर टैंक में पानी क्रिस्टल स्पष्ट किया जाना चाहिए. तो साफ है कि आप कल्पना भी नहीं कर सकते. "सुपर-Kamiokande" यह एक निरंतर प्रक्रिया की विशेष बहु स्तरीय सफाई की । वैज्ञानिकों को चमकाना, यह पराबैंगनी प्रकाश के साथ मारने के लिए सभी संभव बैक्टीरिया. अंत में, वह हो रही है तो बहुत नफरत है ।

"Sorokina पानी में भंग कर सकते हैं कुछ भी. Sorokina यहां पानी बहुत, बहुत अप्रिय बात है । यह गुण है के अम्ल और क्षार", — कहते हैं उचीडा.

"की एक बूंद भी इस पानी कर सकते हैंआप लाने के लिए इस तरह की मुसीबत है कि तुम सपना नहीं देख सकते", — वास्को कहते हैं.

लोगों पर तैर रही एक नाव के अंदर टैंक, "सुपर-Kamiokande"

अगर आप की जरूरत का संचालन करने के लिए रखरखाव के लिए टैंक के अंदर, के लिए उदाहरण के लिए के प्रतिस्थापन दोषपूर्ण सेंसर, शोधकर्ताओं का उपयोग करने के लिए एक रबड़ की नाव (ऊपर चित्र) ।

जब मैथ्यू भून एक स्नातक छात्र था पर विश्वविद्यालय के शेफील्ड वह और दो अन्य छात्रों को "भाग्यशाली" ऐसा ही करने के लिए काम करते हैं. द्वारा दिन के अंत में, जब यह समय वृद्धि करने के लिए इस उद्देश्य के लिए इरादा न आना ट्रक टूट गया. भौतिकविदों कुछ भी नहीं था ऐसा करने के लिए, कैसे वापस जाने के लिए नाव में और इंतजार जब तक यह मरम्मत की गई है.

"मैं नहीं जानता था जब वह किया गया था उसकी पीठ पर झूठ बोल में इस नाव और के साथ बात की थी, के रूप में दूसरों के एक छोटे से हिस्से के लिए, मेरे बाल, सचमुच नहीं अधिक से अधिक तीन इंच लंबाई में, छुआ पानी," — मालेक कहते हैं.

जब वे चल रहे थे एक के अंदर "सुपर-Kamiokande", और वैज्ञानिकों के ऊपर था फिक्सिंग ट्रक, मालेक कुछ भी नहीं चिंता करने की है । वह चिंतित था सुबह में अगले दिन, को साकार है कि वहाँ था कुछ भयानक है ।

"मैं उठा पर सुबह में 3 असहनीय खुजली सिर पर है । यह शायद था सबसे भयानक खुजली मैं कभी अनुभव किया है मेरे जीवन में. बदतर की तुलना में चेचक, जो मैं था बचपन में. वह इतना भयानक था कि मैं बस सो नहीं सका", — जारी रखा विद्वान है.

भून एहसास है कि पानी की बूंद मिला है कि की नोक पर अपने बाल, "सूखी" उनमें से सभी पोषक तत्वों और उनकी कमी पर पहुँच गया है उसकी खोपड़ी. वह जल्दी से भाग गया, स्नान करने के लिए और खर्च एक घंटे से अधिक पाने के लिए कोशिश कर वापस अपने बालों में.

एक और कहानी बताया वास्को. उन्होंने सुना था कि वर्ष 2000 में जब रखरखाव स्टाफ खींच लिया टैंक से पानी के नीचे पाया एक रिंच.

"जाहिरा तौर पर यह महत्वपूर्ण है गलती से छोड़ दिया कर्मचारियों में से एक जब वे भरा पानी के साथ टैंक में 1995. पानी के बाद, 2000 में, वे पाया है कि कुंजी गायब हो गया".

"सुपर-Kamiokande 2.0"

इस तथ्य के बावजूद है कि "सुपर-Kamiokande" है पहले से ही एक बहुत बड़ी न्यूट्रिनो डिटेक्टर, वैज्ञानिकों का प्रस्ताव किया है बनाने के लिए एक बड़ी स्थापना कहा जाता है "हाइपर-Kamiokande".

"अगर हम अनुमोदन प्राप्त करने के लिए "का निर्माण हाइपर-Kamiokande" के साथ, डिटेक्टर के उपयोग के लिए तैयार है में लगभग 2026", — कहा वास्को.

के तहत प्रस्तावित अवधारणा के साथ, डिटेक्टर "हाइपर-Kamiokande" 20 गुना अधिक है "सुपर-Kamiokande". यह योजना बनाई है का उपयोग करने के लिए के बारे में 99 000 photomultipliers.