Neutrínod on osakeste füüsika kõige rikkalikumad, uudishimulikumad ja tabamatumad kriitikud. Mõni neist on olnud juba Suurest Paugust saadik ja, nagu te seda juba lugenud olete, on teie keha läbinud triljoneid (ja neid on veel teel). Kuid vaatamata nende üldlevinud olemusele on neutriinode teadupärast raske täpselt uurida, kuna neid eirata peaaegu kõike, mis on tehtud muust. Seega pole üllatav, et neutriino kaalumine pole nii lihtne, kui viisakalt palutakse ühel skaalal astuda.
Õnneks on osakestefüüsikud visad, sealhulgas USA energeetikaosakonna Fermilabi füüsikud, ja nad ei loobu oma viimasest neutriinosafarist: NuMI Off-Axis Electron Neutrino Appearance eksperimendist ehk NOvA. (Teadlased tähistavad neutrinosid kreeka tähega nu võiv.) See on väga väikeste ulukite jaht, et neutriinoid lennult tabada, ja selle töö tegemiseks kasutatakse mõnda väga suurt varustust. Ja see on juba oma esimesed neutriinod hõivatud - isegi enne, kui nende seadistamine on täielikult valmis.
Loodud protoonide purustamisega grafiidieesmärkide vastu Fermilabi rajatises just Chicago lähedal Illinoisis, saadud neutriinod kogutakse kokku ja lastakse välja kiires, mis asub 500 miili loodes NOvA kaugedetektorisse Minnesotas asuvas Ash Riveris, mis asub Kanada piiri ääres. Esimesed talad tulistati 2013. aasta septembris, samal ajal kui Ash Riveri rajatis alles ehitati.
"See, et esimesed neutriinod on tuvastatud juba enne NOvA kaugdetektori paigaldamist, on tõeline austusavaldus kõigile asjaosalistele," ütles Minnesota ülikooli füüsik Marvin Marshak, Ash Riveri labori direktor. "See varajane tulemus viitab sellele, et NOvA-koostöö aitab meie teadmistes nende osakeste kohta nii kauges tulevikus olulist panust anda."
Fermilabi talad lastakse kahe sekundi tagant, igaüks saadab miljardeid neutriine otse detektorite poole. Fermilabi lähedal asuv detektor kinnitab kiires neutriinode esialgset maitset ja palju suurem kaugdetektor teeb siis kindlaks, kas neutriinod on nende kolme millisekundi pikkuse maa-aluse riikidevahelise teekonna jooksul muutunud.
Kuna jällegi ei toimi neutriinod tavaliste osakestega hõlpsalt, võivad talad liikuda rajatiste vahel otse maapinnast otse läbi - vaatamata Maa kumerusele. Kiir, mis algab Chicago lähedal 150 jalga (45 meetrit) maapinnast, läbib reisi jooksul lõpuks 10 km sügavust.
Fermilabi pressiteate kohaselt on neutriine “kolme tüüpi, mida nimetatakse maitseteks (elektronid, müonid või tau), ja need rännates vahetuvad omavahel. NOvA eksperimendi kaks detektorit on paigutatud üksteisest nii kaugele, et neutriinodel oleks aeg peaaegu valguse kiirusel liikudes ühelt maitselt teisele võnkuda. Ehkki ainult murdosa eksperimendi suuremast detektorist, mida nimetatakse kaugdetektoriks, on täielikult üles ehitatud, stsintillaatoriga täidetud ja elektroonikaga ühendatud, on eksperiment seda juba oma esimeste neutrinode signaalide registreerimiseks kasutanud. "
50-jalad (15 m) kõrged detektoriplokid on täidetud vedelikstsintillaatoriga, mis on valmistatud 95% mineraalõlist ja 5% vedelast süsivesinikust, mida nimetatakse pseudokumeneks, mis on toksiline, kuid "neutriinodetekteerimisprotsessi jaoks hädavajalik." Segu suurendab mis tahes valgust, mis seda tabab, võimaldades neutriino lööke hõlpsamini tuvastada ja mõõta. (Allikas)
"NOvA esindab uue põlvkonna neutriinokatseid," ütles Fermilabi direktor Nigel Lockyer. "Oleme uhked, et jõudsime selle olulise verstapostini nende põhiosakeste tundmaõppimisel."
Pärast selle suve valmimist kaaluvad NOvA lähi- ja kaugdetektorid vastavalt 300 ja 14 000 tonni.
NOvA eksperimendi eesmärk on erinevate neutriino lõhna- ja maitseainete masside edukas hõivamine ja mõõtmine ning ka võngete (st maitseomaduste) võrdlemisel, kas neutriinod on nende enda antiosakesed (need võivad olla samad, kuna neil puudub konkreetne laeng). Fermilabist vallandatud muoni neutriinokiirte ja müoni antineutrinokiirte muutused), loodavad teadlased nende masshierarhia kindlaks teha - ja lõpuks uurida, miks universum sisaldab praegu palju rohkem ainet kui antimaterjal.
Loe lisaks: Neutrino tuvastamine võib aidata maalida täiesti uue pildi maailmast
Kui eksperiment on täielikult töövalmis, loodavad teadlased iga päev püüda väärtuslikku arvu neutriine - umbes 5000 selle kuue aasta jooksul. Kuni selle ajani on neil vähemalt nüüd esimesed paar raamatut olnud.
„Neutrinode nägemine Minnesota detektori esimestes moodulites on suur verstapost. Nüüd saame hakata füüsikat tegema. ”
- Rick Tesarek, Fermilabi füüsik
Lisateavet NoVA eksperimendi arendamise ja ehitamise kohta saate allpool:
(Videokrediit: Fermilab)
Lisateavet NOvA uurimistöö eesmärkide kohta leiate siit.
Allikas: Fermilabi pressiteade
NOvA koostöö koosneb 208 teadlasest 38 institutsioonist Ameerika Ühendriikides, Brasiilias, Tšehhi Vabariigis, Kreekas, Indias, Venemaal ja Ühendkuningriigis. Katse rahastatakse USA energeetikaosakonnast, Riiklikust Teadusfondist ja teistest finantseerimisasutustest.
