Нейтринный телескоп

Главная » Техника и технологии

Астросейсмология - звездная дрожь, звездотрясения

В принципе это просто детектор нейтрино, в некоторых случаях способный измерять направление, откуда это нейтрино прилетело. Сейчас действует несколько нейтринных телескопов. Первым был знаменитый хлор-аргоновый детектор Девиса , начавший работу в конце 60-х и впервые зарегистрировавший нейтрино от внеземного источника; главный результат, до сих пор не объясненный - поток нейтрино оказался раза в два меньше предсказанного.

К числу наиболее ярких и вместе с тем трудных страниц в истории развития физики в XX веке принадлежит открытие нейтрино, необычным путом вошла в науку эта новая частица, удивительными оказались ее свойства, и не исключено, что именно с ней связаны самые глубокие тайны природы.

Открытие нейтрино было связано с уверенностью исследователей в справедливости фундаментальных законов физики - законов сохранения. В самом начале XX века при изучении бета-распада радиоактивных ядер физики, как скурпулезные бухгалтеры, старались свести баланс энергии. Но он никак не сходился: часть энергии исчезала неведомо куда. Таким образом, под угрозой оказался один из фундаментальных законов физики - закон сохранения энергии.

Спас положение швейцарский физик Вольфганг Паули, в 1930 году высказавший предположение, что при бета-распаде вместе с электроном рождается какая-то частица - невидимка, которая и уносит недостающую часть энергии. Незамеченной эта частица остается потому, что не имеет массы покоя и электрического заряда и не способна отрывать электроны от атома или расщеплять ядра, иными словами, не может производить те эффекты, по которым лбычно судят о появлении частицы. К тому же она очень слабо взаимодействует с веществом, а потому может пройти через большую толщу вещества, не обнаруживая себя.

В те годы, когда ученым были известны только электрон, протон и фотон, для подобного предположения была нужна большая научная смелость. После открытия в 1932-м тяжелой нейтральной частицы - нейтрона - итальянский физик Энрико Ферми предположил называть частицу, охарактеризованную Паули, «нейтрино», что буквально означает «нейтрончик». Как выяснилось позднее, гипотеза о существовании нейтрино «спасла» не только закон сохранения энергии, но и законы сохранения импульса и момента количества движения, а также основные принципы статистики частиц в квантовой мexaнике. А сама гипотеза Паули естественным образом вошла в теорию бета-распада, созданную Ферми в 1934 году. Прежде чем стать равноправным членом семьи элементарных частиц, нейтрино еще долгое время оставались чисто гипотетическими частицами. Совершенно необходимые для объяснения многих легко наблюдаемых превращений сами они на протяжении более чем 20 лет оставались неуловимыми.

Нейтринный телескоп на Южном полюсе

Надежды ледяной «АМАНДЫ» | Публикации | Вокруг СветаВ архиве электронных публикаций arXiv.org появился препринт отчета о первых результатах работы нейтринного телескопа IceCube, размещенного на южном полюсе. Исследователи, работающие над сооружением уникальной установки, завершили монтаж детекторов в 40 из 80 ранее запланированных скважин глубиной в 2450 метров.

Согласно опубликованному отчету, предназначенный для обнаружения нейтрино телескоп состоит из десятков скважин с гирляндами детекторов. Нейтрино, прореагировавшие с протонами в толще льда, дают пару из нейтрона и позитрона. Последний при аннигиляции с электронами в атомах превращается в регистрируемые чувствительными фотоумножителями кванты света, видимые издалека благодаря высокой прозрачности антарктического льда. Лед толщиной свыше полутора километров также закрывает установку от лишних частиц, повышая вероятность обнаружения именно нейтрино

Как удалось показать ученым, обработавшим первые предварительные результаты, - благодаря охвату большого объема чистого льда новый детектор превосходит по своей чувствительности ранее построенные аналоги. Эта особенность, как заявляют исследователи, позволит применить уникальный инструмент в самых актуальных задачах астрофизики. В частности, IceCube уже зарегистрировал поток мюонов, порожденный входом в атмосферу Земли частицы с экстремальной энергией: в сотни тысяч раз превышающей энергию протонов в большом адронном коллайдере. Другой, не менее интересный пример, на который обращают внимание авторы, - возможное выделение нейтрино, порождаемых при аннигиляции гипотетических частиц темной материи.

Установка IceCube не первая нейтринная обсерватория на Земле. На станции Амундсен-Скотт IceCube строится на базе ранее сооруженного детектора AMANDA.

Нейтринный телескоп, природный дистиллят и глубочайшая материковая впадина

Байкал — озеро тектонического происхождения в южной части Восточной Сибири, глубочайшее озеро планеты Земля, крупнейший природный резервуар пресной воды. Если учесть, что водная гладь озера находится на высоте 455,5 м над уровнем моря, то нижняя точка котловины лежит на 1 186,5 м ниже уровня мирового океана, что делает чашу Байкала также самой глубокой материковой впадиной.

В Байкале вода – это почти всегда дистиллят: датчик постоянно показывает лишь тысячные доли. Основные свойства байкальской воды можно коротко охарактеризовать так: в ней очень мало растворённых и взвешенных минеральных веществ, ничтожно мало органических примесей, много кислорода. Чистейшая и прозрачнейшая вода Байкала содержит так мало минеральных солей, что может использоваться вместо дистиллированной.

Нейтринный телескоп применили для изучения осцилляций

Ученые из МГУ создадут глубоководный нейтринный телескоп - ПОЛИТ.РУФизики применили нейтринную обсерваторию IceCube для изучения нейтринных осцилляций на высоких энергиях. Об этом представители проекта рассказали на 25-й Международной конференции по нейтринной физике и астрофизике в Киото. Краткое изложение доклада приводит Nature News.

Обсерватория предназначена для регистрации космических нейтрино, испускаемых, например, во время гамма-всплесков и взрывов сверхновых. Вместе с тем, обсерватория способна улавливать и высокоэнергетические нейтрино, рождающиеся в верхних слоях атмосферы в результате ее взаимодействия с космическими лучами. Из 1,8 квадриллиона частиц, рождающихся каждый час, телескоп улавливает около десятка. Энергии улавливаемых частиц лежат в пределах от 10 до 100 гигаэлектронвольт.

Физики обнаружили четкий сигнал на энергиях около 30 гигаэлектронвольт, связанный с превращениями мюонных и тау нейтрино. Ранее этот тип осцилляций был достаточно подробно изучен в экспериментах с ускорителями - в этих экспериментах источниками нейтрино служат ускорители элементарных частиц, - однако на более низких энергиях. Новые результаты, по словам физиков, прекрасно согласуются с существующими теориями, что среди прочего подтверждает корректность работы IceCube.

Всего известно три типа нейтрино - мюонные, тау и электронные. Разные типы нейтрино во время движения могут превращаться друг в друга. Этот процесс определяется так называемой матрицей Понтекорво-Маки-Накагавы-Сакаты и противоречит классическим представлениям Стандартной модели, поскольку означает, что у нейтрино имеется ненулевая масса . В настоящее время осцилляции являются объектом пристального изучения.

Обсерватория IceCube располагается на Южном полюсе. Она представляет собой 86 скважин, глубина которых варьируется в пределах от 1,4 до 2,5 километра. Детекторы в скважинах регистрируют рождение лептонов в ходе столкновения нейтрино с молекулами воды.Если у таких лептонов достаточно большая энергия, то из-за эффекта Вавилова-Черенкова они испускают фотоны.Эти фотоны и ловят детекторы. Новые результаты - первые, полученные с помощью полноценного массива детекторов, строительство которого было завершено в декабре 2011 года.

Источники: astroera.net, galspace.spb.ru, podrobnosti.ua, otvet.mail.ru, lenta.ru, ru-lenta.com


Это интересно

Оборотни в современном мире

На самом деле, понятие ОБОРОТЕНЬ в современном мире - многогранно. Начиная от переносного понятия, типа оборотень в погонах - ...


Рисунки Древнего Египта

Важнейшим средством выражения египетского искусства была настенная живопись. Чаще всего египтяне делали свои «рисунки» на стене с ...


Иван Алексеевич Бунин

Иван Бунин родился 10 октября 1870 года в дворянской семье в Воронеже, где прожил первые три года ...


Александр Невский

Сын князя Ярослава Всеволодовича, внук великого князя владимирского Всеволода III Большое Гнездо. Правил в Переяславле , ...


  • Гигант Клитий

    История десяти исчезнувших колен Израиля началась в далекие ветхозаветные времена. После того как в 928 году до нашей эры умер знаменитый царь Соломон, в...

  • Сигурд и Брунхильд

    Это радарное изображение от Cassini представляет собой тонкую полосу поверхности на Титане, самом большом спутнике Сатурна. Желто-цветная поверхность, кажется, усеяна синими, слегка окрашенными, озерами и морями....

Самые читаемые

Важность правильной постановки цели в бизнесе

Итак, каждое предприятие имеет свои цели. Если, к примеру, организация занимается благотворительностью, ... Далее

Славянские мифы о сотворении мира

 Славянский миф о сотворении мира повествует, что все началось с бога Рода. ... Далее

Кто такая мавка

Мавка - разновидность мифического существа у некоторых славянских народов. Мавки выглядят в виде ... Далее

История Адама и Евы

История Адама и Евы - первых людей на Земле начинается в Эдемском ... Далее

© 2010-2018 Объектив-N: Предания и легенды