Dzisiaj porozmawiamy o najbardziej nieuchwytnych cząstkach w przyrodzie. Mamy na myśli neutrina. Są to cząstki, które zostały po raz pierwszy opisane teoretycznie w latach trzydziestych XX wieku przez naukowca zajmującego się fizyką kwantową, Wolfganga Pauliego. Są bardzo trudne do wykrycia cząstek, ponieważ prawie nie oddziałują ze zwykłą materią.
Dlatego zamierzamy poświęcić ten artykuł, aby opowiedzieć o wszystkich cechach, znaczeniu i ciekawostkach neutrin.
Główne cechy
Istnieje wyjaśnienie, dlaczego te cząstki są tak trudne do wykrycia. Chodzi o to, że są to cząstki, które prawie nie oddziałują ze zwykłą materią. Ponadto mają bardzo małą masę i neutralny ładunek elektryczny, stąd ich nazwa. To są cząsteczki można zmierzyć się z reakcjami jądrowymi i nie można na nie wpływać. Nie wpływają na nie również inne siły, takie jak elektromagnetyczne. Jedynymi sposobami interakcji z neutrinami są oddziaływanie grawitacji i niewielkie, słabe oddziaływanie jądrowe. Nie ma wątpliwości, że są to dość ciekawe cząstki, które zwróciły uwagę wielu naukowców zajmujących się fizyką kwantową.
Aby wykryć neutrina, konieczne byłoby wyprodukowanie arkusza ołowianego o grubości jednego roku świetlnego, aby zapewnić, że połowa tych neutrin, które przez nią przechodzą, zderzy się i będzie w stanie je uwięzić. Naukowcy twierdzą, że uchwycenie neutrina jest trudne. Aby to wyjaśnić, widzimy, że w każdej sekundzie mijającego czasu kilka milionów tych cząstek przechodzi przez naszą planetę i nas samych bez faktycznego zderzenia. Nie kolidowały też z żadnym innym szczegółem, chociaż niektóre z nich tak.
Złap neutrina
Neutrina można zilustrować odwołując się do mechaniki kwantowej. Zgodnie z tymi zasadami należałoby zbudować blachę ołowianą o wymiarach (9,46 × 1012 km, aby móc uchwycić połowę neutrin, które przez nią przechodzą. Pomimo tego, jak nieuchwytne są dziś neutrina, mamy kilka obserwatoriów, które są w stanie je wykryć. Jedno z takich obserwatoriów jest znane jako japońskie Super-Kamiokande i jest prawdziwą maszyną. Obserwatorium znajduje się na Hida, największej wyspie archipelagu Japonii.
Super-Kamiokande został zbudowany w kopalni o głębokości jednego kilometra. Obserwatorium to ma wymiary 40 metrów wysokości i 40 metrów szerokości. Ta objętość jest podobna do 15-piętrowego budynku. Wystarczy zobaczyć rozmiar obserwatorium, które jest potrzebne, aby to zrobić w lnie, aby zrozumieć trudność ich wykrycia.
W obserwatorium nie znajdziemy nic więcej i nie mniej niż 50.000 11.000 ton wody o skrajnym ubóstwie, otoczonej XNUMX XNUMX fotopowielaczy. Te fotopowielacze są rodzajem czujników, które pozwalają nam zobaczyć neutrina przechodzące przez naszą planetę. To nie jest tak, że możesz zobaczyć te neutrina bezpośrednio, ale możesz obserwować promieniowanie Czerenkowa, które generują podczas przechodzenia przez wodę. Woda jest substancją przewodzącą i płynem uważanym za uniwersalny rozpuszczalnik. Dzięki właściwościom wody możemy zobaczyć promieniowanie, które wydzielają neutrina, gdy przez nią przechodzą.
Ciekawostki neutrinowe
Najciekawsze w całej tej nowości jest to, że naukowcy pracują w tym obserwatorium i dokonali kilku odkryć. Jednym z tych odkryć jest to, że zużywając mniej wody i mniej czystej wody, można zaobserwować neutrina, które powracają z większej odległości. To jest do powiedzenia, Te neutrina, które można zaobserwować w tego typu wodzie, pochodzą ze starszej supernowej.
Zanieczyszczeniem dodawanym do wody w celu wizualizacji tych neutrin jest gadolin. Jest to pierwiastek chemiczny należący do grupy ziem rzadkich, który powoduje wchłanianie do wody. Efekt ten drastycznie zwiększa czułość detektora, umożliwiając wizualizację przejścia neutrin. Badacze pracujący w tym obserwatorium dodali 13 ton związku utworzonego przez gadolin do wody o wysokiej czystości. To sprawia, że całkowite stężenie tego pierwiastka w roztworze ogólnym wynosi 0.01%. Koncentracja ta jest konieczna, aby móc wzmocnić sygnał słabszych neutrin, a tym samym móc je obserwować.
Znaczenie
Możesz pomyśleć, dlaczego naukowcy podejmują wszystkie te wysiłki, aby zbadać bardziej szczególne zainteresowanie. Chodzi o to, że chociaż w to nie wierzymy, są one podstawowym narzędziem, które może dostarczyć nam dużej ilości informacji o supernowych. Supernowa to gwałtowne eksplozje, które mają miejsce w gwiazdach, które już nie są w stanie wytrzymać ciśnienia spowodowanego degeneracją elektronów. Ta wiedza jest niezbędna, aby dowiedzieć się więcej o strukturze wszechświata.
Neutrina poruszają się z dużą prędkością, bardzo bliską prędkości światła. Wiemy, że żadne ciało o masie nie może poruszać się z prędkością światła. Oznacza to zatem, że neutrina mają masę. Dzięki temu można również wyjaśnić szereg reakcji cząstek elementarnych. Znaczenie bardziej odpowiednich neutrin jest ogromne. Oznacza to, że neutrina, które mają masę, nie pasują do standardowego modelu cząstek omawianego w fizyce teoretycznej. Klasyczny model fizyki kwantowej jest bardziej przestarzały i należy wprowadzić pewne zmiany, a zasoby wiedzy rosną.
Fakt, że neutrina mają masę, wyjaśnia wiele rzeczy. Należy pamiętać, że model fizyki kwantowej ma od 14 do 20 dowolnych parametrów i nie jest tak skutecznym modelem dla współczesnej nauki. Jak widać, neutrina mają ogromne znaczenie w świecie fizyki kwantowej i wiedzy o wszechświecie.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o tym, czym są neutrina, ich właściwości i znaczenie dla świata nauki i astronomii.