Neutrini su neki od najbogatijih, znatiželjnih i neuhvatljivih čimbenika u fizici čestica. Neki od njih su otprilike od Velikog praska, i dok ste ovo čitali, trilijuni su ih prošli kroz vaše tijelo (a još ih je na putu.) No, unatoč njihovoj sveprisutnosti, neutrinove je notorno teško proučiti upravo zato što ignorirajte prilično sve što je napravljeno od bilo čega drugog. Dakle, nije iznenađujuće da vaganje neutrina nije tako jednostavno kao ljubazno zamoliti nekoga da zakorači na vagu.
Srećom, fizičari čestica su naporna skupina, uključujući one na američkom Ministarstvu energetike Fermilaba i ne odustaju od svog najnovijeg neutrinog safarija: NuMI-inoginog eksperimenta nutrinog izgleda NuMI izvan osi ili NOvA. (Znanstvenici predstavljaju neutrine s grčkim slovom nu, iliv.) Loviti su sitne divljači kako bi uhvatili neutrine u letu, a koristi vrlo veliku opremu za obavljanje posla. I već su zabilježili svoje prve neutrine - čak i prije nego što je njihova postava u potpunosti dovršena.
Stvoreno razbijanjem protona protiv grafitnih meta u Fermilabovom objektu tik izvan Chicaga u državi Illinois, rezultirajući neutrinovi se skupljaju i ispaljuju u snopu 500 milja sjeverozapadno od detektora daleke NOvA u rijeci Ash, Minnesota, smještenoj uz kanadsku granicu. Prve grede ispaljene su u rujnu 2013, dok je postrojenje rijeke Ash još bilo u izgradnji.
„To što su prvi neutrini otkriveni još prije nego što je instalacija dalekovoda NOvA dovršena, prava je počast svima koji su uključeni“, rekao je fizičar sa sveučilišta u Minnesoti, Marvin Marshak, direktor laboratorija Ash River. "Ovaj rani rezultat sugerira da će suradnja NOvA dati važan doprinos našem poznavanju tih čestica u ne tako dalekoj budućnosti."
Zrake iz Fermilaba ispaljuju se u intervalima od dvije sekunde, a svaka šalje milijarde neutrina izravno prema detektorima. Bliski detektor u Fermilabu potvrđuje početni "okus" neutrina u snopu, a puno veći daljinski detektor tada utvrđuje jesu li se neutrini promijenili tijekom svog tri milisekunde podzemnog međudržavnog putovanja.
Opet, budući da neutrini lako ne stupaju u interakciju s običnim česticama, zrake mogu lako putovati ravno kroz zemlju između objekata - usprkos zakrivljenosti Zemlje. U stvari, greda koja počinje 150 metara ispod zemlje u blizini Chicaga na kraju prijeđe duboko preko 6 milja (10 km).
Prema priopćenju iz Fermilaba, neutrini se "dolaze u tri vrste, zvane arome (elektron, muon ili tau) i mijenjaju se tijekom putovanja. Dva detektora NOvA eksperimenta postavljena su toliko daleko da neutrini daju vrijeme da osciliraju od jednog okusa do drugog, dok putuju gotovo brzinom svjetlosti. Iako je samo mali dio većeg detektora eksperimenta, nazvanog daleki detektor, u potpunosti izgrađen, napunjen scintilatorom i ožičen elektronikom u ovom trenutku, eksperiment ga je već upotrijebio za snimanje signala iz svojih prvih neutrina. "
Blokovi detektora visokih 50 stopa (15 m) napunjeni su tekućim scintilatorom koji je napravljen od 95% mineralnog ulja i 5% tekućeg ugljikovodika zvanog pseudokumen, što je toksično, ali "neophodno za postupak otkrivanja neutrina." Smjesa povećava svako svjetlo koje je pogodilo, omogućujući lakše otkriti i mjeriti neutrinske udarce. (Izvor)
"NOvA predstavlja novu generaciju eksperimenata s neutrinama", rekao je direktor Fermilaba Nigel Lockyer. „Ponosni smo što smo postigli ovu važnu prekretnicu na putu da saznamo više o tim temeljnim česticama.“
Nakon što ovog ljeta bude dovršena, detektori blizu i udaljenosti NOvA težit će 300 i 14.000 tona.
Cilj eksperimenta NOvA je uspješno uhvatiti i izmjeriti mase različitih okusa neutrina te također utvrditi jesu li neutrini svoje antičestice (one bi mogle biti iste jer im nedostaje specifični naboj.) Usporedbom oscilacija (tj. Okusa promjene) muonskih neutrinih snopa nasuprot muonskih antineutrino snopa ispaljenih iz Fermilaba, znanstvenici se nadaju da će odrediti njihovu hijerarhiju masa - i konačno otkriti zašto Svemir trenutno sadrži mnogo više materije nego antimaterije.
Pročitajte više: Neutrino otkrivanje može vam pomoći slikati potpuno novu sliku svemira
Nakon što eksperiment bude u potpunosti operativan, znanstvenici očekuju da će uhvatiti dragocjenih nekoliko neutrina svaki dan - oko 5.000 ukupno tijekom šestogodišnjeg provođenja. Do tada, barem sada imaju svojih prvih nekoliko knjiga.
"Vidjeti neutrine u prvim modulima detektora u Minnesoti velika je prekretnica. Sada možemo početi raditi fiziku. "
- Rick Tesarek, fizičar Fermilab
Saznajte više o razvoju i izgradnji eksperimenta NoVA u nastavku:
(Video kredit: Fermilab)
Više o ciljevima istraživanja NOvA potražite ovdje.
Izvor: Priopćenje Fermilaba
Suradnju NOvA čini 208 znanstvenika iz 38 institucija u Sjedinjenim Državama, Brazilu, Češkoj, Grčkoj, Indiji, Rusiji i Velikoj Britaniji. Eksperiment dobiva sredstva od američkog Ministarstva energetike, Nacionalne zaklade za znanost i drugih agencija za financiranje.
