Comment fonctionnent les détecteurs de neutrinos: l'exemple japonais «Super-Камиоканде»

En se cachant à une profondeur de 1 km sous le mont Икено, dans la mine de zinc Камиока, à 290 km au nord de Tokyo (Japon) est situé à un endroit, qui comme son antre rêve de tout supervillain à partir d'un film ou d'une histoire de супергоях. Ici se trouve le «Super-Камиоканде» (ou un «Super») — нейтринный le détecteur. Les neutrinos représentent subatomique fondamentales des particules de très faibles interactions avec la matière ordinaire. Ils sont capables de pénétrer absolument tous et partout. L'observation de ces fondamentaux des particules d'aider les scientifiques à trouver des коллапсирующие étoiles et apprendre de nouvelles informations au sujet de notre Univers. Édition de Business Insider пообщалось avec trois employés de la station de «Super-Камиоканде» et a vérifié comment tout fonctionne et quelles expériences ici des scientifiques.

Plongeant dans субатомный le monde

Le Neutrino est très difficile à détecter. Tellement difficile que le célèbre astrophysicien américain et un vulgarisateur de la science du Nil Деграсс Tyson un jour, a appelé «le plus insaisissable des proies dans l'espace».

«la Matière n'est pas pour les neutrinos aucune haie. Ces particule subatomique sont capables de passer à travers des centaines d'années-lumière de métal et même de ne pas ralentir», — dit Деграсс Tyson.

Mais pourquoi les scientifiques essaient généralement de les attraper?

«Quand se produit l'éclair d'une supernova, une étoile коллапсирует en lui-même et se transforme en un trou noir. Si cet événement se produit dans notre galaxie, les détecteurs de neutrinos comme un «Super-pouvoir capter émis dans le cadre de ce processus de neutrinos. Ces détecteurs sont très peu dans le monde», — explique Yoshi Учида de l'Imperial college de Londres.

Avant que la star коллапсирует, elle émet dans toutes les directions de l'espace des neutrinos, et le laboratoire de ces «Super-Камиоканде» servent dans le rôle des systèmes d'alerte précoce, qui disent des scientifiques dans quelle direction regarder, pour voir les derniers instants de la vie des étoiles.

«Simplifié les calculs de dire que les événements de l'explosion d'une supernova dans le rayon, dans lequel nos détecteurs peuvent les attraper, se produisent qu'une seule fois en 30 ans. En d'autres termes, si vous manquez une, il faudra attendre en moyenne quelques dizaines d'années avant le prochain événement», — dit Учида.

Le Détecteur de neutrinos «Super» n'est pas simplement un attrape les neutrinos, qui tombaient sur lui directement depuis l'espace. En outre, elle est un neutrino avec l'installation expérimentale T2K, située dans la ville de Tokaj, qu'à l'autre bout du Japon. Envoyé le bouquet de neutrinos doivent passer d'environ 295 kilomètres, après quoi il tombe dans un détecteur de «Super-Камиоканде», situé dans l'ouest du pays.

L'Observation, comme les neutrinos changent (ou oscillent) lors de la conduite à travers la matière, peut dire des scientifiques plus sur la nature de l'Univers, par exemple, sur la relation entre matière et antimatière.

«Notre modèle «Big bang» de dire que la matière et l'antimatière devaient être créés dans des proportions égales», — a déclaré dans une interview à Business Insider Morgan Vasco de l'Imperial College de Londres.

«Cependant, la majeure partie de l'antimatière pour une chose ou pour une raison quelconque, a disparu. La matière ordinaire est beaucoup plus que l'antimatière».

Les Scientifiques estiment que la recherche de neutrinos peut devenir l'une des voies par laquelle la réponse à cette énigme sera a finalement été trouvé.

Comme un «Super-Камиоканде» attrape neutrinos

Situé à une profondeur de 1000 mètres sous terre, le «Super-Камиоканде» la taille d'un bâtiment de 15 étages est quelque chose de ce genre.

le Schéma d'un détecteur de neutrinos de «Super-Камиоканде»

Un Énorme réservoir en acier inoxydable en forme de cylindre est rempli de 50 mille tonnes spécialement de l'eau purifiée. En passant par cette eau de neutrinos se déplace avec la vitesse la plus rapide la vitesse de la lumière.

«les Neutrinos d'entrer dans le réservoir de produire de la lumière sur un schéma similaire à la façon «Concord» surmontait le mur du son», — dit Учида.

«Si l'avion se déplace très rapidement et franchit le mur du son, derrière lui, et il est très puissante onde de l'onde sonore. De même, les neutrinos en passant par l'eau et se déplaçant plus vite que la lumière crée lumineuse de l'onde de choc», — explique le scientifique.

Sur les murs, le plafond et le fond de la cuve est installée un peu plus de 11 000 spéciaux dorés «ampoules». Ils sont appelés acteur français et sont très светочувствительными. Ils attrapent la lumière de ces ondes de choc générées par les neutrinos.

ont l'air фотоумножители

Morgan Vasco décrit comme des «backlinks ampoules». Ces instruments sont tellement сверхчувствительны que, même avec l'aide d'un quantum de lumière capables de générer une impulsion électrique qui est ensuite traité spécial d'un système électronique.

Ne buvez pas водицу, козленочком deviendras

Pour la lumière par des ondes de choc créées par les neutrinos ont atteint des capteurs de l'eau dans le réservoir doit être limpide. Tellement propre que vous ne pouvez même pas imaginer. Dans le «Super-Камиоканде» il passe à un processus constant de spécial à plusieurs niveaux de nettoyage. Les chercheurs ont même irradient son de la lumière uv pour tuer les éventuelles bactéries. Finalement elle est telle que mme l'angoisse prend.

«Сверхочищенная l'eau peut dissoudre tout ce que vous voulez. Сверхочищенная l'eau ici est très très désagréable de la chose. Il possède des propriétés de l'acide et de l'alcali», — dit Учида.

«Même une goutte de cette eau peutvous donner autant de mal que vous n'a jamais rêvé», — ajoute Vasco.

les Gens naviguent sur le bateau à l'intérieur du réservoir de la «Super-Камиоканде»

Si nécessaire, de procéder à l'entretien à l'intérieur du réservoir, par exemple, de rechange à des capteurs, les chercheurs doivent utiliser le bateau en caoutchouc (photo ci-dessus).

Lorsque Matthew Malek était étudiant à l'université de Sheffield, lui et deux autres étudiants de la «chance» d'entreprendre un tel travail. À la fin de la journée, quand il est temps de monter à l'étage, spécialement conçu pour cette опускаемая la nacelle est tombé en panne. Les physiciens ne restait rien à faire, comme le retour d'un retour dans le bateau et d'attendre jusqu'à ce que sa gentillesse.

«J'ai pas compris, quand il est couché sur le dos dans ce bateau et j'ai parlé avec les autres, comme une infime partie de mes cheveux, littéralement pas plus de trois centimètres de long, touché de cette eau, — raconte Malek.

Jusqu'à ce qu'ils flottent à l'intérieur de la «Super-Камиоканде», et les scientifiques à l'étage, en train de réparer une gondole, Malek rien ne m'inquiétais pas. Il commençait à s'inquiéter tôt le lendemain matin, se rendant compte que quelque chose de terrible.

«Je me suis réveillé à 3 heures du matin de démangeaisons insupportables sur la tête. C'était probablement le plus effrayant des démangeaisons, je n'ai jamais connu dans sa vie. Pire que de la varicelle, de laquelle j'ai t malade dans l'enfance. Il était tellement horrible que je ne pouvais plus dormir», — a poursuivi le scientifique.

Malek réalisé qu'une goutte d'eau, classé sur la pointe de ses cheveux, «le suc de la sécheresse» de tous ces nutriments et leur déficit a atteint son crâne. Il est à la hâte a couru dans la douche et y a passé plus d'une demi-heure, en essayant de retourner à l'état de leurs cheveux.

Une Autre raconté l'histoire de Vasco. Il est entendu que, en 2000, lors de l'entretien personnel est descendue à partir d'un réservoir d'eau et a découvert au fond les contours de la clé à molette.

«Apparemment, cette clé est accidentellement laissé un des employés, quand ils ont rempli le réservoir de l'eau en 1995. Спустив de l'eau en 2000, ils ont constaté que la clé est dissous».

«Super-Камиоканде 2.0»

Malgré le fait que le «Super-Камиоканде» est un très grand détecteur de neutrinos, les scientifiques ont proposé de créer encore plus vaste installation sous le nom de «l'Hyper-Камиоканде».

«Si nous recevons une approbation pour la construction d'un «Hyper-Камиоканде», le détecteur est prêt à l'emploi à environ 2026», — dit Vasco.

Dans le cadre de ce concept, un détecteur de «l'Hyper-Камиоканде» sera 20 fois plus de «Super-Камиоканде». Dans ce sujet vous envisagez d'utiliser environ 99 000 фотоумножителей.