كيف النيوترينو كاشفات: مثال اليابانية "سوبر كاميوكاندي"

مخبأة في عمق 1 كم تحت الجبل ، Ikeno في منجم للزنك كاميوكا, 290 كيلومترا إلى الشمال من طوكيو (اليابان) هو المكان عرينه أن حلم أي سوبر الشرير من فيلم أو قصة عن supercoach. هنا هو "سوبر كاميوكاندي" (أو "سوبر-K") — كاشف النيوترينو. النيوترونات هي ذري فرعي الجسيمات الأساسية ، جدا ضعيف التفاعل مع المادة العادية. فهي قادرة على اختراق تماما في كل شيء وفي كل مكان. ملاحظة هذه الجسيمات الأساسية يساعد العلماء على العثور على انهيار نجم وتعلم معلومات جديدة حول الكون. رجال الأعمال من الداخل تحدثت مع ثلاثة موظفين "سوبر كاميوكاندي" اكتشف كيف يعمل كل شيء وما التجارب التي يقوم بها العلماء.

تغرق في العالم دون الذري

النيوترونات من الصعب الكشف عنها. من الصعب جدا أن الأمريكي الشهير الفيزياء الفلكية والعلوم ومعمم نيل Degrasse تايسون مرة واحدة تسمى "الأكثر مراوغة فريسة في الفضاء."

"المسألة هو النيوترينو من أي عقبات. هذه الجسيمات دون الذرية يمكن أن تمر من خلال مائة سنة ضوئية المعادن حتى لا تبطئ" — قال تايسون.

ولكن لماذا يجب على العلماء حتى محاولة فهم ؟

"عندما supernova تحدث النجم ينهار في نفسه و يصبح الثقب الأسود. إذا كان هذا الحدث يحدث في مجرتنا ، النيوترينو كشف مثل نفسه "سوبر-K" قادرة على التقاط المنبعثة في هذه العملية ، النيوترونات. مثل أجهزة الكشف عن عدد قليل جدا في العالم" — يفسر يوشي أوشيدا ، إمبريال في لندن.

قبل النجم ينهار ، تنبعث في كل الاتجاهات من الفضاء الخارجي النيوترونات ، مختبر مثل "سوبر كاميوكاندي" تخدم في دور نظم الإنذار المبكر التي أخبر العلماء أن ننظر فيها إلى رؤية اللحظات الأخيرة من حياة النجوم.

"تبسيط العمليات الحسابية أقول أن أحداث انفجار سوبرنوفا في قطر والتي يمكن كشف قبض يحدث إلا مرة واحدة خلال 30 عاما. وبعبارة أخرى, إذا كنت يغيب واحد, سوف تضطر إلى الانتظار في المتوسط بضعة عقود حتى الحدث القادم ، " — يقول أوشيدا.

"النيوترينو" الكاشف "سوبر-K" ليس فقط بالكشف عن النيوترونات يسقط عليه من الفضاء الخارجي. وبالإضافة إلى ذلك فإنه ينتقل النيوترونات مع T2K الإعداد التجريبية ، وتقع في بلدة توكاج ، في مقابل جزء من اليابان. إرسال النيوترينو شعاع للذهاب نحو 295 كم ، وبعد ذلك يدخل الكاشف "سوبر كاميوكاندي" ، وتقع في الجزء الغربي من البلاد.

ملاحظة كيف النيوترونات تغيير (أو التأرجح) عندما تتحرك من خلال هذه المسألة ، يمكن أن أقول العلماء أكثر عن طبيعة الكون ، على سبيل المثال ، عن العلاقة بين المادة والمادة المضادة.

"نموذج "الانفجار الكبير" تشير إلى أن المادة والمادة المضادة تم إنشاؤها بنسب متساوية ، " — وقال في مقابلة مع رجال الأعمال من الداخل, مورغان Vasko من امبريال كوليدج في لندن.

"ومع ذلك ، فإن الجزء الأكبر من المادة المضادة لبعض أو لسبب ما اختفى. المسألة عادية أكثر من المادة المضادة."

ويعتقد العلماء أن دراسة النيوترونات قد تكون واحدة من الطرق التي يمكن الإجابة على هذا اللغز أخيرا يمكن العثور عليها.

"سوبر كاميوكاندي" يمسك النيوترونات

يقع على عمق 1000 متر تحت الأرض "سوبر كاميوكاندي" بحجم 15 طابقا هو شيء من هذا القبيل.

مخطط كاشف النيوترينو "سوبر كاميوكاندي"

الفولاذ المقاوم للصدأ خزان على شكل اسطوانة مليئة 50 ألف طن خصيصا تنقية المياه. يمر هذا الماء ، نيوترينو تسير بسرعة أسرع من سرعة الضوء.

"النيوترونات دخول دبابة تنتج ضوء المخطط هو نفس كونكورد قد كسر حاجز الصوت" — يقول أوشيدا.

"إن الطائرة يتحرك بسرعة جدا و يكسر حاجز الصوت ، وراء ذلك يخلق موجة صدمة قوية جدا من الصوت. وبالمثل ، النيوترينو التي تمر عبر المياه تتحرك أسرع من سرعة الضوء يخلق صدمة خفيفة الموجة" ، — يفسر العلماء.

على الجدران والسقف السفلي من الخزان يتم تثبيت أكثر من 11 000 الخاصة ذهبية اللون "المصابيح". ودعوا photomultipliers حساسة جدا للضوء. قبض على ضوء هذه موجات صدمة يتم إنشاؤها بواسطة النيوترونات.

نظرة photomultipliers لذلك

مورغان فاسكو يصف لهم "العودة المصابيح". هذه الأجهزة حساسة جدا أنه حتى مع واحد الكم من الضوء هو قادرة على توليد النبضات الكهربائية ، والتي يتم بعد ذلك معالجة خاصة النظام الإلكتروني.

لا تشرب الماء يا رجل

إلى الضوء من موجات الصدمة التي تم إنشاؤها بواسطة النيوترونات تتكون من أجهزة الاستشعار الماء في الخزان يجب أن تكون واضحة وضوح الشمس. نظيفة جدا أنه لا يمكنك حتى تخيل. "سوبر كاميوكاندي" هو عملية مستمرة خاصة متعددة المستويات التنظيف. العلماء أشرق مع الأشعة فوق البنفسجية تقتل جميع البكتيريا ممكن. في النهاية هو الحصول على الكثير من الكراهية.

"سوروكينا المياه يمكن حل أي شيء. سوروكينا الماء هنا جدا جدا شيء غير سارة. أنه يحتوي على خصائص الأحماض والقلويات", — يقول أوشيدا.

"حتى قطرة من هذا الماءأن تجلب لك مثل هذه المشاكل التي لا يمكن الحلم" ، — يضيف فاسكو.

الناس عائم على متن قارب داخل الخزان ، "سوبر-كاميوكاندي"

إذا كنت بحاجة إلى إجراء الصيانة داخل الخزان ، على سبيل المثال استبدال أجهزة استشعار خلل الباحثون إلى استخدام المطاط المركب (في الصورة أعلاه).

متى متى قلي كان طالب دراسات عليا في جامعة شيفيلد هو و اثنين من الطلاب الآخرين "محظوظ" للقيام بنفس العمل. قبل نهاية اليوم عندما حان وقت ترتفع المخصصة لهذا الغرض حذف جندول تعطلت. علماء الفيزياء لا علاقة, كيفية العودة في القارب و انتظر حتى يتم إصلاحه.

"لم أكن أعرف عندما كانت ملقاة على ظهرها في هذا القارب وتحدث مع الآخرين ، جزء صغير من شعري حرفيا لا يزيد عن ثلاث بوصات في الطول ، لمست الماء" — يقول مالك.

في حين أنها كانت تطفو داخل "سوبر كاميوكاندي" ، العلماء في الأعلى تم تحديد جندول ، مالك شيء يدعو للقلق. أنه كان قلقا في الصباح الباكر في اليوم التالي ، يدركوا أن هناك شيئا فظيعا.

"لقد استيقظت في الساعة 3 في الصباح حكة شديدة في الرأس. ربما كان أفظع الحكة لقد شهدت أي وقت مضى في حياتي. أسوأ من جدري الماء الذي كان في مرحلة الطفولة. كان مروعا لدرجة لم أستطع النوم" ، — تابع الباحث.

تقلى أدركت أن قطرة من المياه التي حصلت على نصيحة من شعره ، "امتص الجافة" من جميع العناصر الغذائية و نقص وصلت جمجمته. لقد عجل ركض إلى الحمام و أمضى أكثر من ساعة في محاولة للحصول على العودة في شعره.

قصة أخرى قال فاسكو. كان قد سمع أنه في عام 2000 ، السنة عند موظفي الصيانة يتم سحبها من خزان المياه وجدت في الجزء السفلي من شكل وجع.

"يبدو أن هذا المفتاح هو بطريق الخطأ ترك أحد الموظفين عند تعبئة الخزان بالماء في عام 1995. بعد المياه في عام 2000 ، وجدوا أن مفتاح اختفى".

"سوبر كاميوكاندي 2.0"

على الرغم من أن "تجربة سوبر كاميوكاندي" هو بالفعل كبير جدا كاشف النيوترينو ، وقد اقترح العلماء أن إنشاء تثبيت كبير يسمى "فرط كاميوكاندي".

"إذا حصلنا على موافقة لبناء "Hyper-كاميوكاندي" ، كاشف جاهزة للاستخدام في حوالي عام 2026", — قال فاسكو.

في إطار المفهوم المقترح ، الكاشف "Hyper-كاميوكاندي" 20 مرات أكثر "سوبر كاميوكاندي". ومن المقرر استخدام حوالي 99 000 photomultipliers.