Nasıl çalışır dedektörleri nötrino: örnek japon «Süper Камиоканде»

Nerede olursan ol derinlikte 1 km dağın altında Икено, çinko madeninde Камиока 290 km kuzeyinde Tokyo (Japonya) yakınlarında yer, hangi olarak kendi inine hayal herhangi bir supervillain, herhangi bir film veya hikaye hakkında супергоях. Burada yer alan «Süper-Камиоканде» (veya «K») — нейтринный dedektörü. Nötrino temsil atomaltı temel parçacıklar, çok küçük bir etkileşim ile, normal bir madde. Onlar nüfuz yeteneğine sahip kesinlikle her yerde. Gözlem bu temel parçacıklar bilim adamları yardımcı olur bulmak коллапсирующие yıldız hakkında yeni bir bilgi bizim Evren. Baskı Business Insider пообщалось ile üç çalışanı istasyonu «Süper Камиоканде» ve öğrendi nasıl burada çalışır ve ne tür deneyler burada harcamak bilim adamları.

Dalan atomaltı dünya

Nötrinolar çok tespit etmek zor. O kadar zor ki, ünlü amerikalı astrofizikçi ve bilim yaygınlaşmasında Neil Degrasse Tyson, bir gün onları çağırdı, «en zor av uzayda».

«Madde bir nötrino herhangi bir engelleri. Bu atomaltı parçacıklar geçmek için yetenekli yüzlerce ışık yılı metal ve hatta yavaşlatmak», — dedi Degrasse Tyson.

Ama neden bilim adamları genel olarak çalışıyoruz, onları yakalamak için?

«ne Zaman oluyor flaş süpernova, yıldız коллапсирует ve bir kara delik haline. Eğer bu olay bizim galaksimizde, nötrino dedektörleri gibi aynı «Süper» yakalamak mümkün kamuoyuna çöpe atılan bu sürecin bir parçası olarak nötrino. Bu dedektörler çok az dünyada» — açıklar Yoshi Учида, Imperial college, Londra.

Önce bir yıldız gibi коллапсирует, o atar her taraftan uzay nötrino ve laboratuvar benzer bir «Süper-Камиоканде» hizmet rolü, erken uyarı sistemleri, konuşan bir alim için hangi yolu izlemek, görmek için en son anlarda hayatın bir yıldız.

«Basitleştirilmiş hesaplamalar söylüyorlar olay süpernova patlama yarıçapı, hangi bizim dedektörleri, onları yakalamak, ortaya sadece bir kez 30 yıl. Başka bir deyişle, eğer sen vuramamak bir şey, bir şey için beklemek zorunda kalacak, ortalama bir kaç on yıl sonraki olaylar», — diyor Учида.

Dedektör nötrino «Süper» değil, sadece yakalar nötrino giren ona doğru uzayın. Bunun dışında, kendisine iletilen nötrino ile deneysel kurulum T2K bulunan Tokai, ters Japonya. Gönderilen пучку nötrino gitmek zorunda yaklaşık 295 kilometre sonra alır dedektörü «Süper Камиоканде», batısında yer alan bir ülke.

Gözlem, ancak nötrino değiştirilir (veya осциллируют) hareket ile madde, anlatmak bilim adamları artık Evrenin doğası hakkında, örneğin, arasındaki ilişki madde ve anti madde.

«Bizim model «Büyük patlama» hakkında konuşmak, madde ve bulunuyor zorunda mahluk eşit oranlarda», — bir röportajda söyledi, Business Insider Morgan Vasco, Imperial College, Londra.

«Ancak, toplu antimadde herhangi bir şey ya da bir nedenden dolayı ortadan kayboldu. Sıradan madde, önemli ölçüde daha fazla anti-madde».

Bilim adamları, öğrenme nötrino biri olabilir yolları hangi nedeniyle bu bilmecenin cevabını sonunda bir şey bulunamadı.

Gibi «Süper-Камиоканде» yakalar nötrino

Alan derinliği 1000 metre yerin altında, bir «Süper-Камиоканде» büyüklüğünde 15 katlı bir bina temsil eder gibi bir şey bu.

Devre dedektörü nötrino «Süper Камиоканде»

Büyük bir tankı paslanmaz çelik silindir şeklinde doldurulur 50 bin ton özel olarak arıtılmış su. Üzerinden geçen bu su nötrino hareket hızında daha hızlı ışık hızı.

«Nötrino alma tankı üretmek için ışık düzeni benzer, gibi «Concord» преодолевал ses bariyeri», — diyor Учида.

«Eğer uçak çok hızlı hareket eder ve sesi bariyer, arkasında oluşturulan çok güçlü bir şok ses dalgası. Benzer şekilde nötrino üzerinden geçen su ve hareket, ışık hızından daha hızlı oluşturur ışık şok dalgası», — bilim açıklar.

Duvarlarda, tavanda ve alt tank yüklü biraz fazla 11 000 özel yaldızlı «ampul». Onlar denir фотоумножителями ve çok ışığa olan. Onlar bir şey yakalamak bu hafif şok dalgaları tarafından oluşturulan nötrino.

Bakmak фотоумножители çok

Morgan Vasco onları açıklar gibi «ters ampul». Bu cihazlar çok сверхчувствительны, hatta birini kullanarak kuantum ışık üretme yeteneğine sahip bir elektrik dürtü, daha sonra işlenir, özel bir elektronik sistemi.

içme водицу, козленочком olursun

ışık şok dalgaları tarafından üretilen nötrinolar ulaştı sensör su tankı olmalıdır berrak. Çok temiz, hatta hayal bile edemiyorum. «Süper Камиоканде» öyle bir geçer kalıcı bir süreç için özel çok katmanlı bir temizlik. Bilim adamları bile ışınlanmış onu ultraviyole ışık için, öldürmek için, onun tüm olası bakteri. Sonuçta, olur böyle ürpertici.

«Сверхочищенная su ile çözülür her şey. Сверхочищенная burada su çok ve çok kötü bir şey. O özelliklere sahiptir asit ve alkali», — diyor Учида.

«Hatta bir damla su olabilirsunmak kadar sorun, o size hayal», — ekler Vasco.

İnsanlar yüzen bir tekne içinde tank «Süper Камиоканде»

Gerekirse bakım tank içinde, örneğin, yerine, kırık sensör, araştırmacılar kullanmak zorunda lastik bot (yukarıdaki resim).

Ne Zaman Matthew Malek yüksek lisans öğrencisi oldu ve sheffield üniversitesi ise ona ve başka iki öğrenci «şanslı» geçirmek için böyle bir işi. İş günü sonunda, zamanı geldiğinde, yukarı çıkmak, için özel olarak tasarlanan bu опускаемая gondol bozuldu. Fizikçiler bir şey yoktu, geri dönmek için tekne ve bekleyin onu tamir edilir.

«Ben de anlamadım, sırtüstü yatarken bu tekne ile konuştum geri kalanı gibi küçük bir kısmı benim saç, kelimenin tam anlamıyla en fazla üç santimetre uzunluğunda, dokundu bu» su — diyor Malek.

Onlar Kadar yüzdü içinde «Süper Камиоканде», bilim adamları yukarıda çinili gondol, Malek herhangi bir şey hakkında endişeli değil. O забеспокоился sabah erken ertesi gün, gece bir şey oldu korkunç.

«Ben 3 uyandım sabah dayanılmaz bir kaşıntı baş. Bu belki de en ürkütücü kaşıntı, şimdiye kadar yaşamış hayatında. Daha kötü suçiçeği, ben şiddetli bir çocukluk. O kadar korkunç, ben sadece daha fazla dayanamadı ve uykuya», — devam etti bilim adamı.

Malek fark, bir damla su dökülmesi üzerinde ucu saç, «emdi kuruluk» tüm bunların нутриенты ve onların eksikliği ulaştı onun kafatası. O acele koştu duş ve orada geçirdim yarım saat fazla çalışarak durumuna geri dönmek için kendi saç.

Başka bir hikaye anlattı Vasco. O, duydum, ki, 2000 yılında bakım yaparken personel olduğum bir rezervuar su bulundu altındaki ana hatlarıyla ingiliz anahtarı.

«Sanırım bu anahtarı kazara bir personel ne zaman onlar dolu su tankı, 1995 yılında. Спустив su 2000-km buldular anahtarı kaybolmuş».

«Süper Камиоканде 2.0»

Rağmen, «Süper Камиоканде» ve çok büyük bir nötrino algılama, bilim adamları, bir teklif oluşturmak için daha büyük yükleme «adı altında Hiper-Камиоканде».

«alırsak, onay inşaat «Hiper-Камиоканде» dedektör kullanıma hazır olacak yaklaşık 2026 yılında,» — diyor Vasco.

Göre önerilen kavramı, dedektör «Hiper-Камиоканде» 20 kat daha fazla «Süper Камиоканде». Onu kullanmayı planlıyorsanız, yaklaşık 99 000 фотоумножителей.