Τέλος, το φάντασμα βρίσκεται ήδη στη μηχανή: Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες δημιούργησαν νετρίνα σε έναν επιταχυντή σωματιδίων.
Αυτά τα άφθονα και μυστηριώδη υποατομικά σωματίδια απομακρύνονται τόσο από την υπόλοιπη ύλη που γλιστρούν μέσα από αυτά σαν φάσματα, κάνοντάς τα γνωστά ως «σωματίδια φάντασμα».
Οι ερευνητές λένε ότι αυτή η εργασία σηματοδοτεί την πρώτη άμεση παρατήρηση των νετρίνων του επιταχυντή και θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς σχηματίζονται αυτά τα σωματίδια, ποιες είναι οι ιδιότητές τους και ο ρόλος τους στην εξέλιξη του σύμπαντος.
Αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή FASERnu στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, έχουν παρουσιαστεί Στο 57ο Συνέδριο Rencontres de Moriond για τις Ηλεκτροασθενείς Αλληλεπιδράσεις και τις Ενοποιημένες Θεωρίες στην Ιταλία.
“Ανακαλύψαμε νετρίνα από μια εντελώς νέα πηγή – τους επιταχυντές σωματιδίων – όπου υπάρχουν δύο δέσμες σωματιδίων που συγκρούονται μεταξύ τους με εξαιρετικά υψηλή ενέργεια.” λέει ο σωματιδιακός φυσικός Τζόναθαν Φενγκ από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine.
Τα νετρίνα είναι από τα πιο άφθονα υποατομικά σωματίδια στο σύμπαν, δεύτερα μετά τα φωτόνια. Αλλά δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, η μάζα τους είναι κοντά στο μηδέν και σχεδόν δεν αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια που συναντούν. Εκατοντάδες δισεκατομμύρια νετρίνα ρέουν στο σώμα σας αυτή τη στιγμή.
Τα νετρίνα παράγονται σε ενεργητικές συνθήκες, όπως η πυρηνική σύντηξη που συμβαίνει μέσα στα αστέρια ή οι εκρήξεις σουπερνόβα. Και ενώ μπορεί να μην τα παρατηρούμε σε καθημερινή βάση, οι φυσικοί πιστεύουν ότι η μάζα τους – όσο μικρή κι αν είναι – μπορεί να επηρεάσει τη βαρύτητα του σύμπαντος (αν και τα νετρίνα ήταν σε μεγάλο βαθμό Αναπηδά ως σκοτεινή ύλη).
Αν και η αλληλεπίδρασή τους με την ύλη είναι αμελητέα, δεν είναι εντελώς ανύπαρκτη. Κάθε τόσο, ένα κοσμικό νετρίνο συγκρούεται με ένα άλλο σωματίδιο, με αποτέλεσμα μια πολύ αμυδρή έκρηξη φωτός.
Οι υπόγειοι ανιχνευτές, απομονωμένοι από άλλες πηγές ακτινοβολίας, μπορούν να ανιχνεύσουν αυτές τις εκρήξεις. παγάκι στην Ανταρκτική, Σούπερ Καμιοκάντε στην Ιαπωνία και Mini Bon Η Fermilab στο Ιλινόις έχει τρία τέτοια αντιδραστήρια.
Ωστόσο, οι φυσικοί προσπάθησαν από καιρό να παράγουν νετρίνα σε επιταχυντές σωματιδίων, επειδή οι υψηλές ενέργειες που χρησιμοποιούνται δεν έχουν μελετηθεί τόσο καλά όσο τα νετρίνα χαμηλότερης ενέργειας.
«Μπορούν να μας πουν για το βαθύ διάστημα με τρόπους που διαφορετικά δεν μπορούμε να μάθουμε», λέει ο σωματιδιακός φυσικός Jamie Boyd του CERN. «Αυτά τα υψηλής ενέργειας νετρίνα στον LHC είναι σημαντικά για την κατανόηση πραγματικά συναρπαστικών παρατηρήσεων στην αστροφυσική των σωματιδίων».
Το FASERnu είναι ένα αρχείο ανιχνευτής γαλακτώματος Αποτελείται από εναλλασσόμενες πλάκες βολφραμίου πάχους χιλιοστού με στρώματα φιλμ γαλακτώματος. Το βολφράμιο επιλέχθηκε λόγω της υψηλής πυκνότητάς του, η οποία αυξάνει την πιθανότητα αλληλεπιδράσεων νετρίνων. Ο ανιχνευτής αποτελείται από 730 φιλμ γαλακτώματος με συνολική μάζα βολφραμίου περίπου 1 τόνο.
Κατά τη διάρκεια πειραμάτων σωματιδίων στο LHC, τα νετρίνα μπορούν να συγκρουστούν με πυρήνες σε πλάκες βολφραμίου, δημιουργώντας σωματίδια που αφήνουν ίχνη σε στρώματα γαλακτώματος, όπως ακριβώς ο τρόπος με τον οποίο η ιονίζουσα ακτινοβολία δημιουργεί ίχνη δωμάτιο σύννεφων.
Όπως τα φωτογραφικά φιλμ, αυτά τα πάνελ πρέπει να αναπτυχθούν προτού οι φυσικοί μπορέσουν να αναλύσουν τις τροχιές των σωματιδίων για να δουν τι τα παρήγαγε.
Έξι υποψήφια νετρίνα εντοπίστηκαν και δημοσιεύτηκαν ξανά το 2021. Τώρα, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν την ανακάλυψή τους, χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον τρίτο γύρο του αναβαθμισμένου LHC που ξεκίνησε πέρυσι, με επίπεδο σημαντικότητας 16 σίγμα.
Αυτό σημαίνει ότι η πιθανότητα παραγωγής των σημάτων τυχαία είναι τόσο χαμηλή ώστε να είναι μηδενική. Το επίπεδο σημαντικότητας του 5 σίγμα είναι αρκετό για να χαρακτηριστεί ως ανακάλυψη στη σωματιδιακή φυσική.
Η ομάδα FASER εξακολουθεί να εργάζεται σκληρά για την ανάλυση των δεδομένων που συλλέγονται από τον ανιχνευτή και φαίνεται πιθανό ότι θα ακολουθήσουν περισσότερες ανιχνεύσεις νετρίνων. Η τρίτη σειρά του LHC αναμένεται να συνεχιστεί Μέχρι το 2026Συνεχής συλλογή και ανάλυση δεδομένων.
Το 2021, ο φυσικός Ντέιβιντ Κάσπερ από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Ίρβιν, προβλέπει ότι ο αγώνας θα παράγει περίπου 10.000 αλληλεπιδράσεις νετρίνων, πράγμα που σημαίνει ότι μόλις έχουμε χαράξει την επιφάνεια αυτού που έχει να προσφέρει το FASERnu.
«Τα νετρίνα είναι τα μόνα γνωστά σωματίδια που πολύ μεγαλύτερα πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων δεν μπορούν να ανιχνεύσουν άμεσα». Αυτος λεειΈτσι, η επιτυχής παρατήρηση του FASER σημαίνει ότι το πλήρες φυσικό δυναμικό του επιταχυντή αξιοποιείται επιτέλους.
Τα αποτελέσματα της ομάδας Παρουσιάστηκε στο 57ο Συνέδριο Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”