Zarah hantu: neutrino

Zarah hantu: neutrino

Alexey Levin
Mekanik Popular ı3, 2010

Semasa anda membaca tajuk pendek artikel ini, badan anda terbang tanpa dipusingkan 1014 neutrino.

Sekitar seratus tahun yang lalu, ahli fizik mula diganggu oleh kelakuan elektron yang pelik yang dikeluarkan dari nukleus yang tidak stabil semasa kerosakan beta. Data eksperimen menunjukkan bahawa tenaga kinetik zarah-zarah ini berbeza dalam had yang agak luas. Pada masa yang sama, terdapat lebih banyak sebab untuk mempercayai bahawa nukleus tersebut kehilangan tenaga secara discretely dan di bahagian yang sama. Tetapi dalam kes ini, setiap jenis pecahan beta tentu akan menjana elektron tenaga yang sama, tetapi ini tidak berlaku. Begitu juga, perbandingan detik-detik sudut, yang, nampaknya, juga tidak berterusan, kelihatan sama.

Pada dasarnya, anomali ini dapat dijelaskan dengan tidak mematuhi undang-undang asas pemuliharaan, tetapi hampir semua ahli fizik menganggap ini sebagai mangsa yang berlebihan. Keadaan ini diselamatkan oleh Wolfgang Pauli, berusia tiga puluh tahun, tetapi telah menjadi profesor fizik teoritis di Institut Teknologi Persekutuan Switzerland (ETH) di Zurich. Sebagai "jalan terakhir" (kata-katanya sendiri) menyelamatkan undang-undang pemuliharaan tenaga danMomentum sudut Pauli berasumsi bahawa zarah cahaya neutral elektrik dengan separuh berputar tersembunyi di dalam nukleus. Beliau bercadang untuk memanggil neutron lepton hipotetikal ini. Menurut hipotesisnya, mereka yang membawa bersama mereka selebihnya tenaga yang hilang oleh nukleus, oleh itu dalam setiap tindakan beta mereput jumlah tenaga dari zarah ini dan elektron mesti tetap.

Pauli memahami bahawa ideanya sangat terdedah kepada kritikan. Beliau mula-mula melaporkannya dalam surat bertarikh 4 Disember 1930, yang ditujukan kepada pakar-pakar radioaktif yang berkumpul di Tübingen, menekankan bahawa dia tidak menganggapnya mungkin menerbitkan hipotesisnya dalam jurnal saintifik. Sifat tidak rasmi mesej ini dinyatakan walaupun dalam rayuan "Dear wanita dan lelaki radioaktif!". Mengakui bahawa anggapannya kelihatan "hampir tidak dapat dipercaya", Pauli masih meminta rakan sekerjanya untuk berfikir tentang bagaimana untuk mengesan partikel hipotesis dalam eksperimen.

Neutrinos datang ke fizik hampir setahun sebelum Dirac anti-elektron dan dengan cara yang sama sekali berbeza. Paul Dirac membuat kesimpulan bahawa terdapat elektron dengan caj positif, cuba mencari tafsiran yang munasabah mengenai penyelesaian paradoks persamaannya.Dan neutrino sebagai asumsi teori semata-mata dicipta oleh ahli fizik hebat yang lain tanpa sebarang pengesahan matematik rasmi, dalam erti kata lain, hanya keluar dari keadaan terdesak. Imej: Mekanik Popular

Inovasi linguistik Pauli tidak lama lagi menukar alamat – mereka menamakan analog neutral proton, yang ditemui pada tahun 1932 oleh James Chadwick sebagai neutron. Tetapi idea itu sendiri sangat berbuah. Pada tahun 1933-1934, bahasa Itali Enrico Fermi mengembangkan teori matematik pemecahan beta dengan penyertaan zarah yang dicadangkan oleh Pauli, yang disebut Fermi neutrino. Walau bagaimanapun, dia benar-benar cara baru untuk menjelaskan penampilannya. Jika Pauli percaya bahawa zarah hipotesisnya hadir dalam nukleus sebagai produk siap, Fermi menyarankan bahawa neutrinos dilahirkan serentak dengan transformasi salah satu neutron intranuklear menjadi proton dan elektron. Proton kekal dalam komposisi nukleus anak perempuan dengan jumlah atom meningkat oleh satu, dan elektron dan neutrino terbang ke ruang sekitarnya. Fermi menganggap bahawa jisim neutrino adalah sifar (di mana ia mengikuti bahawa ia mempunyai kelajuan cahaya) dan penampilannya tidak memerlukan perantara dalam bentuk sebarang zarah bantu.

Teori Fermi menggambarkan satu lagi jenis kerosakan beta, di mana nukleus timbul dengan nombor atom dikurangkan oleh satu. Dia menjelaskan kerosakan ini dengan transformasi proton menjadi neutron, disertai dengan pelepasan positron dan neutrino. Antineutrino tidak dinyatakan secara jelas dalam artikelnya, tetapi semua logiknya menentukan kewujudannya. Oleh kerana positron adalah antipartikel elektron, adalah wajar untuk menganggap bahawa neutrino juga mempunyai antipartikel. Dipercayai bahawa semasa penghancuran beta elektron, antineutrinos timbul, dan semasa neutrinos positron (mengikut teori Dirac, mengikut zarah dan antipartikel yang sentiasa dihasilkan secara berpasangan). Pada awal tahun 1950-an, konsep telah diformulasikan bahawa sifat-sifat nombor 1 kepada setiap lepton, dan nombor -1 untuk antilepton. Dalam kedua-dua jenis kerosakan beta, nombor-nombor ini (yang juga dipanggil caj lepton) dipelihara: pertama-tama tiada lepton, dan kemudian leptons dan antileptons (elektron dan antineutrino atau positron dan neutrino) dilahirkan, dan oleh itu bilangan lepton kekal sifar sebelum dan selepas pembusukan .

Neutrinos mempunyai kuasa penembusan yang luar biasa. Pada tahun yang sama tahun 1934, Hans Bethe dan Rudolf Peierls mengira bahawa neutrinos dengan tenaga perintah beberapa MeV berinteraksi dengan perkara yang begitu lemahbahawa mereka dapat dengan mudah mengatasi lapisan hidrogen cair seribu tahun cahaya tebal! Pembelajaran ini, Pauli, semasa lawatan ke teknologi California, berkata bahawa dia melakukan perkara yang dahsyat – dia meramalkan adanya zarah yang tidak dapat dikesan sama sekali!

Ramalan pesimis Pauli disangkal pada tahun 1955-1956, setelah ahli fizik Amerika di bawah bimbingan Clyde Cowan dan Frederick Reynes menguji eksistensi neutrino (yang mana Reines menerima Hadiah Nobel pada tahun 1995, yang Cowen tidak hidup).

Sumber neutrino untuk eksperimen mereka adalah salah satu reaktor kompleks nuklear Sungai Savannah di negeri Carolina Selatan. Aliran antineutrino yang kuat (zarah 10 trilion per 1 cm2 sejam!) yang dihasilkan oleh peluruhan beta uranium dan nukleus plutonium. Menurut teori Fermi, antineutrino menghasilkan positron dan neutron apabila ia bertabrakan dengan proton (ini adalah pemecahan beta sebaliknya). Transformasi ini direkodkan menggunakan bekas yang digantung dengan sensor yang diisi dengan larutan berair kadmium klorida. Hampir semua antineutrinos melaluinya tanpa halangan, tetapi dalam beberapa kes mereka masih berinteraksi dengan nukleus hidrogen.Positiviti terhasil memusnahkan dengan elektron, menghasilkan sepasang gamma quanta dengan tenaga susunan 0.5 MeV. Neutron baru lahir diserap oleh nukleus kadmium, yang memancarkan sinar gamma frekuensi yang berbeza. Pendaftaran panjang sinaran gamma itu dibenarkan untuk membuktikan realiti neutrino, yang mana, pada bulan Jun 1956, penguji memberitahu Pauli dengan telegram khas.

Apabila kumpulan Cowan dan Reines menyelesaikan eksperimen mereka, ahli fizik percaya bahawa semua neutrinos adalah sama. Walau bagaimanapun, pada hujung tahun 1950-an, ahli teori dari Kesatuan Soviet, Amerika Syarikat, dan Jepun mencadangkan bahawa neutrino yang mengiringi pengeluaran muon berbeza daripada elektron dan positron yang disertakan (idea ini pertama kali dinyatakan sedekad lebih awal, tetapi kemudian terlupa) . Oleh itu, hipotesis muon neutrino (secara semula jadi, dan antineutrino) baru muncul. Pada tahun 1961-1962, ia telah disahkan di Makmal Kebangsaan Brookhaven, dan pada tahun 1988, Leon Lederman, Melvin Schwartz dan Jack Steinberger menerima Hadiah Nobel untuk ini. Kemudian, para ahli teori memahami, dan para eksperimen mengesahkan bahawa lepton yang ketiga dan paling besar, zarah tau,juga mempunyai neutrino sendiri. Oleh itu kini fizik berurusan dengan leptons neutral tiga jenis – elektron, muon, dan neutrinos tau. Setiap pasangan lepton sepadan dengan sepasang kuark (dalam urutan yang sama) – sebuah quark u dan quark d, quark quark dan s-quark, quark t dan quark b.

Mata sensitif

Observatori Neutrino cenderung menyembunyikan tanah bawah, di bawah air, atau di bawah ais. Dinding kilometer dan bumbung juga menghilangkan pelbagai gangguan, tetapi untuk neutrinos semua penetrasi, bahkan ribuan kilometer batu tidak menimbulkan halangan penting. Balai Cerap Jepun Kamiokande super terletak pada kedalaman 1000 m di lombong zink lama Motsumi 180 km dari Tokyo. Pengesan pengesan adalah "gelas" keluli dengan 50,000 tan air ultrapure dan satu set hampir 13,000 dari photomultipliers supersensitif seperti yang menjejaki radiasi Cherenkov dari penyusutan molekul neutrinos yang dihasilkan di dalam air.

Kewujudan tiga jenis neutrinos menerangkan hasil paradoks penentuan ketumpatan fluks neutrino mencapai Bumi, yang dilahirkan dalam reaksi termonuklear di pusat Matahari. Pengesan neutrino solar pertama, Ray Davis, dan rakan-rakannya memasang lombong emas di South Dakota pada kedalaman satu setengah kilometer pada separuh kedua 1960-an.Hasil kerja mereka ternyata tidak dijangka – ketumpatan fluks neutrino surya adalah sekurang-kurangnya dua kali kurang daripada nilai yang sepadan dengan model proses intrasolar (sudah maju dan dianggap cukup dipercayai). Lama kelamaan, pemerhatian neutrino di Itali, USSR dan Jepun mengesahkan data orang Amerika dan dengan tahap kepercayaan meyakinkan menunjukkan bahawa ketumpatan fluks neutrino matahari kira-kira tiga kali kurang daripada yang dikira. Perlu diingatkan bahawa kaedah pengesanan yang digunakan oleh kumpulan Davis, berdasarkan transformasi neutrino klorin-37 kepada argon-37, mula-mula dicadangkan oleh ahli fisika Itali Bruno Pontecorvo yang berhijrah ke USSR dari Fermi.

Hasil yang diperoleh cuba untuk ditafsirkan dalam pelbagai cara, tetapi pada akhirnya, penjelasan yang ditawarkan lebih dari 40 tahun yang lalu oleh Pontecorvo dan Vladimir Gribov berjaya. Menurut hipotesis mereka, neutrino elektron yang dilahirkan di kedalaman Matahari dalam perjalanan ke Bumi sebahagiannya mengubah sifatnya dan menjadi neutrinos muon-jenis. Pengesan yang kami bincangkan tidak mendaftarkannya (atau hampir tidak mendaftar), jadi hasilnya terlalu rendah.Apabila ternyata terdapat tiga neutrinos yang berbeza, menjadi jelas mengapa parameter diukur menjadi tiga kali kurang daripada yang diharapkan.

Percubaan Minos (Carian Penyesuai Neutrino Utama Penyuntik) direka untuk memerhatikan ayunan neutrino. Mengikut perbezaan dalam bilangan neutrinos muon berdaftar dari dua pengesan (one in Fermilabyang kedua, 720 km daripadanya, di Minnesota), mungkin akan membuat kesimpulan tentang kehadiran ayunan. Imej: Mekanik Popular

Sifat neutrino rumit yang paling terbukti terbukti oleh kakitangan kaji selidik neutrino Kanada.Observatori neutrino Sudbury). Mereka berkhidmat sebagai pengesan yang dipasang di lombong sedia ada (pada kedalaman 2 km) bekas yang terbuat dari plexiglass, diisi dengan beribu-ribu tan air berat. Teleskop neutrino ini dikesan oleh dua kaedah yang berlainan – satu neutrinos elektron berdaftar sahaja, yang lain – apa-apa. Pada musim bunga tahun 2002, eksperimen mengumumkan bahawa penunjuk kedua adalah tiga kali pertama. Ini bermakna bilangan neutrinos elektron dilahirkan di Matahari, tetapi dalam perjalanan ke Bumi, satu pertiga daripada mereka berubah menjadi muon, dan satu lagi ke tau neutrinos (proses ini dipanggil ayunan neutrino).

Kehadiran ayunan benar-benar fundamental.Mereka hanya mungkin jika neutrino dalam semua bentuknya mempunyai jisim yang tidak nol. Nilainya belum diukur secara tepat; kemungkinan besar, ia adalah pecahan dari voltan elektron, yang sekurang-kurangnya satu juta kali kurang daripada jisim elektron. Walau bagaimanapun, hakikat bahawa ia wujud membolehkan kita menerangkan asimetri antara bahan dan antimatter.

Asal terestrial

Angin digali bukan sahaja pada fluks neutrino asal luar angkasa, tetapi juga dalam rasuk neutrino buatan. Percubaan seperti itu Meningkatkan eksperimen neutrino (boone)datang pada tahun 2002 Fermilabdi mana neutrinos diperoleh menggunakan pemecut proton 8-GeV. Neutrinos dihasilkan oleh denyutan dengan tempoh 1.5 ms lima kali sesaat. Rasuk itu dihantar ke pengesan – tangki sfera dengan minyak mineral ultrapure yang mengandungi 1520 photomultipliers elektrikal elektronik, yang menandakan interaksi neutrino dengan bahan oleh jejak ciri – kon radiasi Cherenkov. Peristiwa sedemikian terjadi kira-kira sekali setiap 20 saat (1 juta peristiwa setahun). Menganalisa kedudukan photomultipliers yang mana cahaya jatuh, ahli fizik dapat menentukan zarah yang dihasilkan – lepton (elektron, muon atau tau), dan oleh itu jenis neutrino yang menghasilkannya.Membandingkan bilangan neutrinos awal jenis yang sama dengan bilangan yang tinggal selepas melewati laluan tertentu, kita boleh membuat kesimpulan mengenai kehadiran atau ketiadaan ayunan neutrino.

Cincin cahaya
Cahaya yang sensitif photomultipliers elektronik adalah radiasi Cherenkov. Ia dihasilkan oleh penurunan zarah yang timbul daripada interaksi neutrino dengan bahan dalam tangki sfera dengan diameter 12 m, diisi dengan 800 tan minyak. Imej: Mekanik Popular

Cerita tentang neutrinos kosmik akan menjadi tidak lengkap, jika tidak lagi, selain neutrinos tenaga tinggi yang lahir di pedalaman bintang-bintang dan dalam letupan supernova, ada neutrinos tenaga yang sangat rendah dalam ruang yang tersisa dari era Big Bang. Ketumpatan yang dikira dari zarah-zarah relik ini bertepatan dengan kepadatan foton relik, tetapi masih mustahil untuk mengesannya (tiada peranti).

Pada tahun 1937, ahli fizik teoretikal Itali, Ettore Majoran, yang mula-mula, menerbitkan artikel "Teori Simetri Elektron dan Positron." Mengikut teorinya, zarah dan zat antipartikel neutral elektrik sama sekali sama dan oleh itu tidak dapat dibezakan dari satu sama lain.Neutrinos dengan sifat-sifat ini memainkan peranan utama dalam teori yang menjelaskan asimetri kosmik antara bahan dan antimatter.

"Jika neutrino mempunyai jisim sifar, persoalan sama ada ia berbeza dari antipartikelnya atau bertepatan dengan itu tidak masuk akal. Tetapi kehadiran massa bermakna kedua-dua pilihan adalah mungkin. Dalam kes pertama, neutrino dipanggil Dirac, di kedua – Majorana. Dan ia belum diketahui bagaimana alam telah melupuskannya, "Profesor Fizik Teoritis di Universiti Northwestern Andre de Guvea memberitahu Mekanik Popular. – Setakat ini, eksperimen telah menunjukkan bahawa nombor lepton ketat dipelihara dalam semua tindak balas nuklear. Sekiranya neutrino adalah zarah Dirac, undang-undang ini tidak boleh dilanggar sama sekali. Tetapi bagi neutrino Majorana, ia dapat diperhatikan hanya kira-kira dan, oleh itu, membenarkan pelanggaran. Pengeksperimen juga tahu di mana untuk mencari mereka. Terdapat proses intranuklear seperti, penghancuran beta ganda: dua neutron menjadi proton sekaligus, memancarkan sepasang elektron dan sepasang antineutrinos. Transformasi ini jarang berlaku, tetapi masih berlaku.Sekarang terdapat banyak tempat di mana mereka cuba mengesan kerosakan beta neutrinoless ganda – nukleus melompat dua kedudukan ke kanan pada jadual berkala dengan pelepasan elektron sahaja. Dan jika didapati, seseorang perlu bersetuju bahawa nombor lepton tidak boleh dipelihara dan neutrino harus dianggap sebagai zarah Majorana. "

Memancing ais
Para saintis meletakkan kabel dengan fotodetektor sensitif yang dipasang di dalam lubang kira-kira 2 km jauh di dalam cengkerang ais Antartika, yang membentuk teleskop neutrino AMANDA (Arung Pengesan Antarctic Muon dan Neutrino). Dunia berfungsi sebagai penapis pelindung untuk teleskop ini, yang mencatat neutrinos dari kedalaman ruang. Imej: Mekanik Popular

Dalam semua eksperimen, neutrinos diperhatikan di mana putaran bertentangan dengan momentum – zarah tersebut dipanggil zarah tangan kiri. Dalam antineutrinos, spin kelihatan dalam arah yang sama seperti gerak hati – ini adalah zarah tangan kanan. Tetapi jika neutrino mematuhi persamaan Majoran, ia dapat nyata dalam interaksi lemah dan sebagai zarah dengan orientasi yang betul. Benar, dalam eksperimen, varieti neutrino yang serupa tidak dijumpai, tetapi ini tidak membawa maut.Ia boleh dianggap bahawa kerana jisim raksasa perintah 1014-1016 GeV mereka dilahirkan hanya dalam komposisi bahan super panas, yang wujud untuk momen kali pertama selepas inflasi kosmologi. Menjadi sangat tidak stabil, mereka hampir serta-merta hancur dan, disebabkan oleh penyejukan progresif Alam Semesta, tidak lagi timbul.

Dan ini adalah tempat keseronokan bermula. Netralos majorana supermassive, atau hanya ahli keluarga, diubah menjadi boson dan lepton Higgs. Oleh kerana nombor lepton tidak dipelihara dalam peluruhan ini, ia boleh menghasilkan lebih banyak elektron daripada positron. Begitu juga, bilangan neutrinos cahaya yang baru lahir tidak perlu bersamaan dengan bilangan antineutrinos. Akibatnya, nombor lepton bukan sifar muncul di Alam Semesta, yang, selepas perpecahan sepenuhnya semua marjoram, tetap tidak berubah. Proses ini dipanggil leptogenesis.

Penghapusan Besar

Menurut teori kosmologi yang diterima umum, selepas meninggalkan fasa pengembangan inflasi, alam semesta (umurnya kemudian 10 tahun-34 c) mengandungi jumlah bahan dan antimatter yang sama. Kemudian ada proses yang sepenuhnya membebaskannya dari antimatter, tetapi mengekalkan beberapa perkara.Oleh itu, populasi proton, neutron dan elektron terbentuk, yang kemudian menjadi bahan mentah untuk pembuatan semua atom di dunia kita.

Pada masa ini untuk setiap 5 m3 ruang angkasa mempunyai rata-rata satu bilion quanta radiasi elektromagnetik relik, satu elektron dan satu proton yang terdiri daripada tiga kuark. Bilangan neutron adalah kurang, dan mereka tidak terdapat dalam keadaan bebas. Tetapi positron, antiproton dan antineutrons, walaupun di beberapa tempat, dilahirkan, tetapi dalam jumlah yang kecil, mereka boleh diabaikan pada skala kosmologi. Tetapi ini tidak selalu berlaku. Apabila zaman Universe mendekati sejuta detik, untuk setiap bilion quanta ada sekitar 3 bilion antiquark dan 3 bilion dan 3 quark. Mereka memasuki penghapusan, yang "makan" semua anti-tanda, tetapi meninggalkan sebahagian kecil daripada kuark yang tidak menemui antipartners hidup. Kuark yang masih hidup digabungkan menjadi proton dan neutron, yang tidak mengambil masa lebih daripada empat atau lima microseconds. Apabila umur alam semesta mencapai satu saat, positron, yang berada dalam ketidakseimbangan yang sama dengan elektron, telah dihapuskan dan hilang.Dan ini adalah bagaimana Alam Semesta muncul, di mana kepadatan antimatter praktikal tidak berbeza dari sifar.

Tetapi jika pada mulanya tidak ada ketidakseimbangan dalam zarah dan antipartikel, bagaimanakah ia timbul? Pakar fizik dan ahli kosmologi telah berhujah mengenai perkara ini selama beberapa dekad sekarang, tetapi setakat ini mereka tidak mendapat pendapat umum. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini teori telah dicadangkan yang kelihatan lebih meyakinkan daripada model bersaing. Sebagai penjelasan, ia menarik transformasi kuantum yang melibatkan tenaga neutrinos yang sangat tinggi.

Ini bukan akhir cerita. Interaksi antara lepton tenaga ultrahigh yang tersisa selepas kerosakan utama dapat membawa kepada kemunculan kuark dan antiquark yang sebelumnya tidak wujud. Ini adalah baryogenesis – kejadian baryon, zarah yang terlibat dalam interaksi yang kuat. Terdapat senario yang munasabah di mana ketidakseimbangan lepton dan antilipton bertukar menjadi lebihan quark berbanding anti-tanda, baryon terhadap antiberon. Dan kemudian Penyusupan Besar terjadi dengan segala akibatnya. Sekarang baryogenesis melalui leptogenesis adalah tafsiran yang paling popular mengenai kekurangan antimateri di alam semesta kita.

"Sudah tentu, ini hanyalah teori," jelas Profesor de Guvea. – Kami tidak tahu sama ada kemungkinan untuk mempertimbangkan neutrino Majorana zarah. Jika hipotesis ini disahkan secara eksperimen, maka kedudukan model leptogenesis akan mengukuhkan dengan ketara. "

Pada masa ini, model dengan penyertaan neutrinos Majorana paling baik menerangkan misteri tentang kepupusan mutlak perkara mengenai antimatter di alam semesta kita, kata bekas presiden American Physical Society, ahli fizik teori Helen Quigg dari Stanford University. Dia menyatakan bahawa kelahiran neutrino dalam pereputan marjoram membolehkan kita menjelaskan jisimnya yang tidak penting – satu teori yang sangat indah, mekanisme melihat-lihat yang dipanggil, telah dicipta untuk ini. Walau bagaimanapun, Dr. Quigg menegaskan bahawa idea ini tidak dapat disahkan oleh eksperimen pada masa hadapan. Menurutnya, mungkin model ini tetap menjadi hipotesis yang indah.

Sambungan dalam

Percubaan untuk memanfaatkan zarah yang sukar difahami (atau hampir sukar difahami) – neutrino – bermula sejurus selepas pengesanan percubaannya. Peluang ini dibincangkan dan penulis fiksyen sains, dan saintis.

Untuk menghantar maklumat kapal selam dalam kedudukan tenggelam, jalur VLF digunakan.(frekuensi sangat rendah, unit kHz, berhampiran permukaan, sehingga 50 bit / s) dan ELF (frekuensi yang sangat rendah, puluhan Hz, pada kedalaman 1 bit seminit). Menurut Patrick Huber dari Institut Politeknik Virginia (Teknologi Texas), penggunaan neutrinos akan membolehkan untuk meningkatkan kelajuan pemindahan maklumat sehingga 1-100 bit / s walaupun pada kedalaman yang besar. Untuk menerima maklumat, anda perlu melengkapkan kapal selam dengan pengesan muon atau pengesan foto super sensitif.

Buat kali pertama kemungkinan transmisi maklumat menggunakan neutrinos dinyatakan pada 1967 oleh ahli fizik Méchislav Subotovich dalam jurnal saintifik Poland Postepy Techniki Jadrowej ("Langkah-langkah kejuruteraan nuklear"). Pada tahun yang sama, novel "The Voice of Sky" oleh Stanislav Lem dibebaskan, berdasarkan kemungkinan sambungan neutrino.

Sekumpulan penyelidik dari Makmal Penyelidikan Angkatan Laut, diterbitkan pada tahun 1977 dalam jurnal Sains Artikel "Komunikasi menggunakan sinar neutrino" (Telekomunikasi dengan Neutrino Beams), mengejar matlamat yang lebih biasa. Lebih tepat lagi, di bawah air, khususnya – untuk menyediakan komunikasi dengan kapal selam nuklear pada tugas tempur. Benar, tahap teknologi pada masa itu tidak membenarkan untuk melaksanakan sistem sedemikian dalam amalan.Tetapi sejak itu, idea ini telah sering muncul di halaman jurnal saintifik, walaupun kemungkinan cincin penyimpanan muon moden untuk menjana rasuk neutrino masih tidak mencukupi untuk komunikasi yang yakin. Adalah mungkin bahawa pada masa akan datang dengan cara ini adalah mungkin untuk mencapai kadar pemindahan maklumat dari 1 hingga 100 bit sesaat.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, lebih banyak projek eksotik telah dibincangkan. Sebagai contoh, dengan rasuk neutrino yang fokus, bersinar melalui ketebalan Bumi untuk mencari kubu dengan senjata nuklear (dan juga menyahaktifkan rizabnya). Adalah dinyatakan bahawa untuk melaksanakan tugas pertama, balok dengan tenaga zarah 10 TeV diperlukan, untuk yang kedua, sekitar 1 PeV (1015 eV). Adakah patut disebut bahawa kedua-dua penerima dan menargetkan rasuk tersebut masih jauh melebihi teknologi moden?

Ahli fizik teori dari Fermilab Stephen Park, atas permintaan PM, bercakap mengenai beberapa teknologi neutrino yang sangat hebat: "Jika kita mahu berhubung dengan tamadun di sisi lain dari Galaxy kita, maka rasuk neutrino hanya boleh memberikan peluang ini. Terdapat aplikasi di Bumi: dengan bantuan telefon neutrino, mungkin akan menghantar mesej dari Amerika Syarikat dan Eropah ke China,Jepun dan Australia adalah 15-20 milisaat lebih cepat daripada saluran konvensional, secara langsung melalui ketebalan Bumi, dan bukan melalui kabel atau komunikasi satelit. Broker kewangan, jika mereka mempunyai sambungan seperti ini, boleh membuat banyak wang! "

Walaupun baru-baru ini kelihatan luar biasa bahawa neutrinos dapat mencari aplikasi praktikal, sekarang idea ini tidak lagi kelihatan begitu hebat. Pada akhir abad kedua puluh, pengesan menunjukkan ukuran itu, dengan ketepatan sehingga 1.5%, kepadatan fluks neutrino yang kuat dengan tenaga zarah perintah beberapa MeV. Struktur bahan api biasanya dibuat daripada campuran uranium-235 dan uranium-238, yang memancarkan neutron dan antineutrinos semasa tindak balas pembelahan rantai. Nukleus uranium-238 menyerap neutron dan bertukar menjadi nukleus plutonium-239, yang kemudiannya memasuki reaksi berantai dan sekali lagi menjadi sumber antineutrinos. Oleh kerana intensiti pengeluaran antineutrino oleh isotop berbeza tidak sama, kadar penjanaan zarah ini berubah dari masa ke masa. Pemantauan berterusan terhadap ketumpatan fluks neutrino memungkinkan untuk menilai mod operasi reaktor dan kepekatan pelbagai isotop dalam teras aktifnya.

Salah satu pembinaan yang mungkin "Kilang Neutrino" (Kilang Neutrino) – lekuk akselerator, mempercepatkan proton kepada tenaga dari beberapa GeV dan mengarahkan mereka ke sasaran merkuri untuk mendapatkan pion, yang kemudiannya memecah masuk ke muons. Mereka dipercepat dengan bantuan lata pemecut lain untuk tenaga berpuluh-puluh GeV dan dihantar ke cincin penyimpanan, di mana rasuk neutrino collim diperolehi semasa pereputan muons. Imej: Mekanik Popular

Fizik dari Makmal Kebangsaan Livermore dan Laboratorium Sandia telah membangunkan tiga prototaip pengesan antineutrino padat. Mereka telah diuji di kilang kuasa nuklear California Selatan. Stesen Penjanaan Nuklear San Onofre (SONGS). Kaunter ini mencatatkan tindak balas beta tindak balas balik, yang mana kumpulan Cowan dan Reynes buat kali pertama menguji hipotesis Pauli.

Pengesan SONGS1 pertama berkuat kuasa pada akhir tahun 2003. Ia dipenuhi dengan bahan dengan kepekatan hidrogen yang tinggi, yang gadolinium ditambah, melaksanakan peranan yang sama seperti kadmium dalam eksperimen Cowan dan Reynes. Positron yang dilahirkan oleh kerosakan beta terbalik telah rosak dengan elektron, dan gadolinium menyerap neutron yang berkaitan. Reaksi ini melibatkan sepasang kilat gamma.Kilauan ini dijana pada selang 30 microsecond dan dirakam menggunakan photomultipliers. Daripada 1017 antineutrinos, yang menembusi pengesan setiap hari, hanya 4,000 bertabrakan dengan protin cecair yang mengilat, dan hanya 400 daripadanya meninggalkan "tandatangan" yang boleh dipercayai. Pengesan SONGS2 dan SONGS3 yang dipasang pada tahun 2007 juga mengandungi gadolinium, namun pada awalnya, satu scintillator polimer pepejal bekerja, dan pada kedua-dua ultrapure air digunakan. Pada musim panas tahun 2008, pengesan telah dibongkar, dan para saintis menetapkan analisa hasil yang diperoleh. Pada masa ini, pencipta kemudahan ini, bersama-sama dengan pekerja Universiti Chicago, sedang membangunkan kaunter neutrino generasi akan datang pada argon dan germanium. Dua pengesan tersebut dirancang untuk dipasang tahun ini.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: