Σήμερα πρόκειται να μιλήσουμε για τα πιο αόριστα σωματίδια στη φύση. Αναφερόμαστε νετρίνα. Αυτά είναι σωματίδια που περιγράφηκαν θεωρητικά για πρώτη φορά τη δεκαετία του 30 από έναν επιστήμονα που επικεντρώθηκε στην κβαντική φυσική που ονομάζεται Wolfgang Pauli. Είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν σωματίδια, καθώς δεν αλληλεπιδρούν με τη συνηθισμένη ύλη.
Επομένως, πρόκειται να αφιερώσουμε αυτό το άρθρο για να σας πω όλα τα χαρακτηριστικά, τη σημασία και την περιέργεια των νετρίνων.
Κύρια χαρακτηριστικά
Υπάρχει μια εξήγηση γιατί αυτά τα σωματίδια είναι τόσο δύσκολο να εντοπιστούν. Και είναι ότι είναι σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν με τη συνηθισμένη ύλη. Επιπλέον, έχουν πολύ μικρή μάζα και ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο, εξ ου και το όνομά τους. Είναι σωματίδια που μπορεί να αντιμετωπίσει πυρηνικές αντιδράσεις και να μην επηρεαστεί. Δεν επηρεάζονται επίσης από άλλες δυνάμεις όπως η ηλεκτρομαγνητική. Οι μόνοι τρόποι αλληλεπίδρασης με τα νετρίνα είναι μέσω της δράσης της βαρύτητας και μιας μικρής αδύναμης πυρηνικής αλληλεπίδρασης. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι είναι αρκετά περίεργα σωματίδια που τράβηξαν την προσοχή πολλών επιστημόνων που επικεντρώθηκαν στην κβαντική φυσική.
Προκειμένου να ανιχνευθούν τα νετρίνα, θα ήταν απαραίτητο να κατασκευαστεί ένα φύλλο μολύβδου πάχους ενός έτους φωτός για να διασφαλιστεί ότι τα μισά από αυτά τα νετρίνα που διέρχονται από αυτό θα μπορούσαν να συγκρουστούν για να μπορέσουν να τα παγιδεύσουν. Οι επιστήμονες ισχυρίζονται πόσο δύσκολο είναι να συλλάβουν ένα νετρίνο. Για να το εξηγήσουμε αυτό, βλέπουμε ότι σε κάθε δευτερόλεπτο ο χρόνος περνά αρκετά εκατομμύρια από αυτά τα σωματίδια περνούν από τον πλανήτη μας και τους εαυτούς μας χωρίς να συγκρούονται. Επίσης, δεν συγκρούστηκαν με κανένα άλλο, αν και μερικοί από αυτούς το κάνουν.
Καταγράψτε τα νετρίνα
Τα νετρίνα μπορούν να απεικονιστούν με την προσφυγή στην κβαντική μηχανική. Σύμφωνα με αυτές τις αρχές θα ήταν απαραίτητο να κατασκευαστεί ένα φύλλο μολύβδου με διαστάσεις (9,46 × 1012 χιλιόμετρα για να συλλάβει τα μισά από τα νετρίνα που το περνούν. Παρά το πόσο αόριστα είναι τα νετρίνα σήμερα, έχουμε πολλά παρατηρητήρια που μπορούν να τα εντοπίσουν. Ένα από αυτά τα παρατηρητήρια είναι γνωστό ως το ιαπωνικό Super-Kamiokande και είναι ένα πραγματικό μηχάνημα. Το παρατηρητήριο βρίσκεται στη Hida, το μεγαλύτερο νησί στο αρχιπέλαγος της Ιαπωνίας.
Το Super-Kamiokande έχει χτιστεί μέσα σε ένα ορυχείο βάθους ενός χιλιομέτρου. Αυτό το παρατηρητήριο έχει διαστάσεις ύψους 40 μέτρων και πλάτους 40 μέτρων. Αυτός ο τόμος είναι παρόμοιος με αυτόν ενός κτηρίου 15 ορόφων. Απλά πρέπει να δείτε το μέγεθος του παρατηρητηρίου που απαιτείται για να το κάνετε σε λινό για να κατανοήσετε τη δυσκολία ανίχνευσής τους.
Μέσα στο παρατηρητήριο δεν βρίσκουμε τίποτα περισσότερο και τίποτα λιγότερο από 50.000 τόνους νερού με ακραία φτώχεια που περιβάλλεται από 11.000 φωτοπολλαπλασιαστικούς σωλήνες. Αυτά τα φωτοπολλαπλασιαστή είναι ένα είδος αισθητήρων που μας επιτρέπουν να δούμε νετρίνα καθώς περνούν από τον πλανήτη μας. Δεν είναι ότι μπορείτε να δείτε αυτά τα νετρίνα απευθείας, αλλά μπορείτε να παρατηρήσετε την ακτινοβολία Cherenkov που δημιουργούν όταν περνούν από το νερό. Το νερό είναι μια αγώγιμη ουσία και ένα υγρό που θεωρείται ο γενικός διαλύτης. Χάρη στις ιδιότητες του νερού, μπορούμε να δούμε την ακτινοβολία που εκπέμπουν τα νετρίνα όταν το διέρχονται.
Περιέργειες νετρίνο
Το πιο περίεργο πράγμα για όλη αυτή την καινοτομία είναι ότι οι επιστήμονες εργάζονται μέσα σε αυτό το παρατηρητήριο και έχουν κάνει πολλές ανακαλύψεις. Μία από αυτές τις ανακαλύψεις είναι ότι χρησιμοποιώντας λιγότερο νερό και λιγότερο καθαρό νερό, μπορείτε να παρατηρήσετε νετρίνα που έχουν υποτροπιάσει σε μεγαλύτερη απόσταση. Δηλαδή, Αυτά τα νετρίνα που μπορούν να παρατηρηθούν σε αυτόν τον τύπο νερού προέρχονται από μια παλαιότερη σουπερνόβα.
Η ακαθαρσία που προστίθεται στο νερό για να μπορεί να απεικονίσει αυτά τα νετρίνα είναι το γαδολίνιο. Είναι ένα χημικό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα των σπάνιων γαιών που έχει ως αποτέλεσμα να ενσωματωθεί στο νερό. Αυτό το αποτέλεσμα αυξάνει δραστικά την ευαισθησία του ανιχνευτή ώστε να μπορεί να απεικονίσει τη διέλευση των νετρίνων. Οι ερευνητές που εργάζονται σε αυτό το παρατηρητήριο πρόσθεσαν 13 τόνους μιας ένωσης που σχηματίστηκε από γαδολίνιο σε νερό υψηλής καθαρότητας. Αυτό καθιστά τη συνολική συγκέντρωση αυτού του στοιχείου στη γενική λύση σε 0.01%. Αυτή η συγκέντρωση είναι απαραίτητη για να μπορέσει να ενισχύσει το σήμα των ασθενέστερων νετρίνων και έτσι να μπορεί να τα παρατηρήσει.
Σημασία
Μπορείτε να σκεφτείτε ότι γιατί οι επιστήμονες καταβάλλουν όλη αυτή την προσπάθεια για να μελετήσουν πιο ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Και είναι ότι, αν και δεν το πιστεύουμε, είναι ένα ουσιαστικό εργαλείο που μπορεί να μας παρέχει πολλές πληροφορίες για τις σουπερνόβες. Το σουπερνόβα είναι οι βίαιες εκρήξεις που συμβαίνουν σε εκείνα τα αστέρια που ήδη δεν μπορούν να αντέξουν την πίεση λόγω του εκφυλισμού των ηλεκτρονίων. Αυτή η γνώση είναι ζωτικής σημασίας για να μάθουμε περισσότερα για τη δομή του σύμπαντος.
Τα νετρίνα κινούνται με μεγάλη ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Γνωρίζουμε ότι κανένα σώμα που έχει μάζα δεν μπορεί να κινηθεί με την ταχύτητα του φωτός. Επομένως, αυτό δείχνει ότι τα νετρίνα έχουν μάζα. Χάρη σε αυτό, μια σειρά στοιχειωδών αντιδράσεων σωματιδίων μπορεί επίσης να εξηγηθεί. Η σημασία των νετρίνων να είναι πιο κατάλληλα είναι τεράστια. Αυτό σημαίνει ότι τα νετρίνα που έχουν μάζα δεν εντάσσονται στο πρότυπο μοντέλο σωματιδίων που συζητούνται στη θεωρητική φυσική. Το κλασσικό μοντέλο κβαντικής φυσικής είναι πιο ξεπερασμένο και πρέπει να γίνουν ορισμένες αλλαγές. Τα λιμάνια της γνώσης αυξάνονται.
Το γεγονός ότι τα νετρίνα έχουν μάζα εξηγεί πολλά πράγματα. Λάβετε υπόψη ότι το κβαντικό μοντέλο φυσικής έχει μεταξύ 14 και 20 αυθαίρετες παραμέτρους και δεν είναι τόσο αποτελεσματικό μοντέλο για την τρέχουσα επιστήμη. Όπως μπορείτε να δείτε, τα νετρίνα έχουν μεγάλη σημασία στον κόσμο της κβαντικής φυσικής και τη γνώση του σύμπαντος.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τα νετρίνα, τα χαρακτηριστικά και τη σημασία τους για τον κόσμο της επιστήμης και της αστρονομίας.