Νέο πείραμα με σκοπό τη μέτρηση της μάζας των νετρίνων

Είναι ο πιο ισχυρός επιταχυντής που κατασκευάστηκε ποτέ  στις Ηνωμένες Πολιτείες,  με σκοπό την μέτρηση της μάζας των νετρίνων και ο μεγαλύτερος σε μήκος στον κόσμο.

Ονομάζεται Nova, και μετά από σχεδόν πέντε χρόνια  κατασκευής, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τώρα δύο τεράστιους ανιχνευτές - τοποθετημένους σε απόσταση 500 μιλίων μεταξύ τους - για να μελετήσουν ένα από τα πιο φευγαλέα υποατομικά σωματίδια της φύσης,  καταγράφοντας τα σωματίδια στην αρχή και το τέλος αυτής της διαδρομής.


Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η καλύτερη κατανόηση των νετρίνων, ένα από τα πιο άφθονα και δύσκολα για μελέτη σωματίδια, μπορεί να οδηγήσει σε μια σαφέστερη εικόνα για την προέλευση της ύλης και τις εσωτερικές λειτουργίες του σύμπαντος.


Χρησιμοποιώντας την πιο ισχυρή ακτίνα νετρίνων στον κόσμο, που δημιουργείται στο U.S. Department of Energy's Fermi National Accelerator Laboratory στο Σικάγο, το πείραμα NOVA μπορεί να καταγράφει με ακρίβεια τα αποκαλυπτικά ίχνη από εκείνες τις σπάνιες περιπτώσεις, όταν ένα από αυτά τα φευγαλέα σωματίδια αλληλεπιδρά με την ύλη.

Έτσι,  ελπίζουν οι ειδικοί του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντών Fermilab, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι του πειράματος, ότι θα μπορέσουν να μετρήσουν με ακρίβεια τη μάζα των νετρίνων και να αναλύσουν τις ιδιότητές τους.
          

Για δεκαετίες, οι φυσικοί θεωρούσαν πως τα νετρίνα έχουν μηδενική μάζα, κάτι που καταρρίφθηκε το 1998 από παρατηρησιακά δεδομένα. Μέχρι σήμερα όμως, δεν είναι γνωστές οι ακριβείς τιμές της και, ακόμη περισσότερο, για ποιον λόγο τα νετρίνα έχουν μάζα. 

Η απρόσμενη ανακάλυψη του 1998 αποκλίνει επίσης από τις προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου, του μοντέλου που περιγράφει τα γνωστά στοιχειώδη σωμάτια και τους 3 από τους 4 τρόπους με τους οποίους αυτά αλληλεπιδρούν. Έτσι, η καλύτερη κατανόηση αυτών των «φευγαλέων» σωματιδίων είναι πιθανό να ανοίξει τον δρόμο για να εξηγηθούν πληρέστερα οι νόμοι της φύσης.

Παράλληλα, τα νετρίνα φαίνεται πως βρίσκονται στην «καρδιά» ενός ακόμη κοσμικού μυστηρίου: της αιτίας που το σύμπαν μας αποτελείται από ύλη και όχι αντιύλη. Αν και με τη Μεγάλη Έκρηξη πρέπει να δημιουργήθηκαν ίσες ποσότητες από στοιχειώδη σωματίδια και αντισωματίδια, για κάποιον αδιευκρίνιστο έως σήμερα λόγο στην πορεία η ύλη «επικράτησε» της αντιύλης. Έναν λόγο που οι επιστήμονες πιστεύουν πως θα ανακαλύψουν, αν λύσουν τον «γρίφο» της μάζας των νετρίνων.

Τα νετρίνα κυριολεκτικά κατακλύζουν το σύμπαν, αφού ενδεικτικά κάθε δευτερόλεπτο περίπου 100 τρισεκατομμύρια περνούν μέσα από το σώμα μας. Ωστόσο είναι ακίνδυνα και δεν γίνονται αντιληπτά, αφού αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη. Επίσης, διακρίνονται σε τρία είδη, γνωστά και ως «γεύσεις»: τα νετρίνα ηλεκτρονίων, τα μιονικά νετρίνα και τα νετρίνα ταυ. Παρ’ όλα αυτά, «μεταμορφώνονται» από το ένα είδος στο άλλο, καθώς μπορούν να αλλάζουν «γεύση».


Η δέσμη των νετρίνων του πειράματος παράγεται στο εργαστήριο Fermi, όπου ο πρώτος ανιχνευτής καταγράφει τα σωμάτια στην αρχή του «ταξιδιού» τους. Κινούμενα με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, τα νετρίνα καλύπτουν σε ελάχιστο χρόνο τα 800 χιλιόμετρα της διαδρομής τους, καταλήγοντας στη βόρεια Μινεσότα, όπου αποτυπώνονται από τον δεύτερο ανιχνευτή.


Μέσα στα επόμενα έξι χρόνια, οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν δέσμες από τρισεκατομμύρια νετρίνα αφού, με δεδομένο ότι τα σωματίδια αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη, ένα πολύ μικρό ποσοστό τους θα μπορέσει να καταγραφεί από τον δεύτερο ανιχνευτή. Επίσης, αν και οι παραγόμενες δέσμες θα αποτελούνται αποκλειστικά από μιονικά νετρίνα, στο τέλος της πορείας τους ένα ποσοστό θα έχει μετατραπεί σε νετρίνα ηλεκτρονίων και νετρίνα ταυ.

thecuriosityofcat

 


0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου