Променя ли се характеристиката на неутрино през нощта?

Променя ли се характеристиката на неутрино през нощта?

Учените по реда на работната хипотеза обявиха невероятно наблюдение, направено с помощта на детектора за неутрино “SuperKamiokande”. Анализът на събраната информация през последните 18 години показва, че неутрино, произведени в резултат на ядрени реакции в сърцевината на Слънцето, променят своята характеристика, достигайки до непросветената страна на Земята.

Неутрино са призраците на квантовия свят, които нямат електрически заряд. Масата им е изключително малка и те се движат със скоростта на светлината. Неутрино взаимодействат толкова слабо с материята, че могат да преминат през цяла планета от единия до другия край, без да се сблъскват с нищо. Те са способни само на слабо ядрено взаимодействие.

Въпреки че изглежда, че такива характеристики на частицата правят невъзможно проследяването му, физиците са разработили средства за записване на преки сблъсъци на невидимото неутрино с земна материя.

В случая с детектора SuperKamiokande, огромна мина, разположена под планина на 300 километра от Токио, беше пълна с 50 000 тона свръхчиста вода и хиляди детектори бяха поставени на стените на мината. Понякога, когато се появи директно сблъсък на неутрино и молекула вода, се образува високоенергиен електрон или мюон. В резултат на сблъсъци на частици възниква ефектът на Вавилов - Черенков. Именно този къс проблясък на електромагнитно излъчване се фиксира от сензорите. Ако има достатъчно голям капацитет с вода, статистически е вероятно броят на записаните сблъсъци да е достатъчен, за да се създаде един вид „неутринен телескоп“ (въпреки че от техническа гледна точка това в голяма степен не е телескоп, а детектор на частици). Въпреки че във вселената тези неутрални частици са изобилни, в нашия регион на космоса основният източник на неутрино е слънцето.

Има три различни вида неутрино, които се различават по своите свойства: електрон, тау и мюон. Благодарение на странността на квантовия свят, неутрино могат да осцилират, премествайки се от един тип в друг. Природата на подобно колебание от десетилетия е предмет на многобройни изследвания в областта на ядрената физика.

Най-изненадващият факт за неутринните вкусове е, че "SuperKamiokande" е в състояние да улови само електронни неутрино. Дълго време оставаше загадка защо има много по-малко слънчеви неутрино в зрителното поле на детектора, отколкото прогнозира научният модел. Оказва се, че електронните неутрино (присъствието на които устройствата могат да се регистрират) по пътя си през междупланетарното пространство осцилират в мюон и тау неутрино (което не може да бъде открито), което обяснява несъответствията в числата.

Учените казват, че около половината от електронните неутрино, чиято енергия е 2 МеВ и по-малко, променят особеностите си, без да достигат Земята. По-често енергийните неутрино осцилират. Тенденцията е, че колкото по-висока е енергията на неутрино, толкова по-малка е вероятността частицата да бъде открита. Такова странно поведение на неутрино се нарича „ефект на Микеев-Смирнов-Волфенщайн”. Открит е през 1986 г. от съветските физици Станислав Михеев и Алексей Смирнов, които са извършили проучвания, базирани на произведенията на американския теоретик Линкълн Волфенщайн от 1978 г. Ефектът на MRV предполага също, че колебанията се случват в обратна посока. Когато мюон и тау неутрино се движат през нашата планета, те могат да взаимодействат с електрони в състава на плътната земна материя. В резултат на това неутрино могат да се върнат към електронния тип. И изглежда, че детекторът "SuperKamiokande" успя да фиксира този ефект в действие.

След анализиране на всички данни, събрани в продължение на 18 години наблюдения, физиците забелязали, че през нощта броят на откритите неутрино се е увеличил с 3, 2%. Когато страната на Земята, където е разположен детекторът, не е осветена от слънцето, частиците трябва да преминат през планетата, преди да влязат в нейното зрително поле. В следобедните часове слънчевите неутрино достигат до детектора веднага след като покрият определено разстояние в пространството (и 10-15 км от атмосферата). Всичко показва, че при преминаване през нашата планета мюон и тау неутрино се влияят от ефекта на MW.

Въпреки това изследователите настояват да не се правят твърде силни изявления. Статистическата значимост на тези изводи не позволява да се нарече откритие, нито дава основание да се смята за окончателно доказателство, че ефектите на МВ са обект на неутрино. Статистическата значимост на резултатите от изследванията е 2.7σ - тоест, те представляват интерес за научната общност, но не могат да се считат за откритие. За откритието може да се говори само когато индикаторът със статистическа значимост достигне 5σ. Изглежда, че за да се постигне такъв коефициент, се нуждаем от по-голям детектор. За щастие, вече е планирано изграждането на „HyperKamiokande”, което може дори да може да използва промени в неутрино миризми за измерване на плътността на скалата.

Детекторът за неутрино "HyperKamiokande" ще бъде 25 пъти по-голям от "SuperKamiokande", което ще ни позволи да получим много повече данни, "каза Дейвид Уарк, неутринен анализатор от Оксфордския университет (който не участва в това проучване). "Не съм сигурен, че размерът му ще бъде достатъчен за измерване на плътността на различните слоеве на Земята с точност от интерес за науката, но във всеки случай ще работим в тази посока."

Коментари (0)
Свързани статии
Популярни статии
Търсене