Ανιχνευτής στον Νότιο πόλο ερευνά τα μυστηριώδη νετρίνα

Τα νετρίνα είναι ένα είδος σωματιδίων που διαπερνούν σχεδόν τα πάντα στο πέρασμά τους, πολλά από τα οποία προέρχονται ακόμη και από τις πιο απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντος.  

Η Γη βομβαρδίζεται συνεχώς από δισεκατομμύρια νετρίνα, το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό των οποίων διαπερνά αναλλοίωτο μέσα από τη Γη, μέσα από το σύνολο του πλανήτη, τα σπίτια, τα ζώα, τους ανθρώπους - τα πάντα.  

Έτσι παρόλο που τα νετρίνα αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την ύλη, ώστε να περνούν σχεδόν ανεπηρέαστα μέσα από οποιοδήποτε αντικείμενο, το πείραμα IceCube με την τεράστια διάταξη που έχει εγκατασταθεί γι’ αυτό τον σκοπό στο Νότιο Πόλο, μπορεί να ανιχνεύσει όταν υπάρχει σύγκρουση μεταξύ των νετρίνων και των ατόμων στον πάγο, χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο ανιχνευτών. 

Νέα ερευνητικά αποτελέσματα από το Ινστιτούτο Niels Bohr, μεταξύ άλλων, μέτρησαν τα νετρίνα στο Νότιο Πόλο και υπολόγισαν μερικές από τις φυσικές ιδιότητες των κατά τα άλλα εξωτικών και ελάχιστα κατανοητών σωματιδίων.

Τα νετρίνα είναι από τα πιο άφθονα σωματίδια της φύσης. Ο αριθμός τους υπερβαίνει κατά πολύ τον αριθμό των ατόμων σε ολόκληρο το σύμπαν - αλλά γνωρίζουμε λίγα για αυτά. Τα νετρίνα ονομάζονται επίσης «σωματίδια φαντάσματα" επειδή ουσιαστικά δεν αλληλεπιδρούν με την ύλη αλλά διαπερνούν ανενόχλητα μέσα από τα πάντα. Αν και σημαντικές ποσότητες νετρίνων παράχθηκαν με τη Μεγάλη Έκρηξη, νέα σωματίδια συνεχίζουν να εκπέμπονται από το εσωτερικό του Ήλιου αλλά και από βίαια κοσμικά φαινόμενα, όπως οι υπερκαινοφανείς αστέρες, ή ακόμη και στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης. Για τον εντοπισμό και τη μελέτη τους, οι επιστήμονες από τις 12 χώρες που συμμετέχουν στο IceCube έχουν εγκαταστήσει έναν τεράστιο ανιχνευτή σωματιδίων μέσα στον πάγο.
 


Η διάταξη αυτή αποτελείται από 86 κατακόρυφους σωλήνες, κατά μήκος των οποίων υπάρχουν δεκάδες εξαιρετικά ευαίσθητοι αισθητήρες φωτός. Οι σωλήνες είναι τοποθετημένοι σε πηγάδια μέσα στον πάγο, με τέτοιον τρόπο ώστε όλοι μαζί να μπορούν να ανιχνεύσουν συγκρούσεις που γίνονται από 1,5 έως και 2,5 χιλιόμετρα κάτω από την παγωμένη επιφάνεια του Νότιου Πόλου.

Η μεγάλη περιοχή ανίχνευσης είναι απαραίτητη από τη στιγμή που τα νετρίνα αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με την ύλη, και επομένως συγκρούονται πολύ σπάνια με άτομα στον πάγο. Όταν συμβεί αυτό, τότε παράγονται φορτισμένα σωματίδια που εκπέμπουν ακτινοβολία, την οποία μπορούν να «αντιληφθούν» οι αισθητήρες του IceCube.

«Με αυτό τον τρόπο, έχουμε καταγράψει περίπου 35 νετρίνα, τα οποία πιθανότατα προέρχονται από πολύ μακρινές αποστάσεις. Καθώς δεν έχουν αλληλεπιδράσει με οτιδήποτε άλλο στο μακρύ “ταξίδι” τους, μεταφέρουν πληροφορίες από τις πιο απόμακρες περιοχές στο σύμπαν. Εκτός όμως από αυτά τα σπάνια κοσμικά σωματίδια, μελετάμε επίσης τα νετρίνα που παράγονται στη γήινη ατμόσφαιρα», σημειώνει στον ιστότοπο του πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης ο
Jason Koskinen (Τζέισον Κόσκινεν), αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Νιλς Μπορ του ιδρύματος και επικεφαλής της δανικής ερευνητικές ομάδας που παίρνει μέρος στο IceCube.

Τα σωματίδια που παράγονται στη «γειτονιά» της Γης δημιουργούνται με τις συγκρούσεις ατμοσφαιρικών μορίων με πρωτόνια υψηλής ενέργειας – τα οποία έχουν προκύψει από μακρινούς υπερκαινοφανείς αστέρες ή κβάζαρ. Τα νετρίνα διαχωρίζονται σε τρία είδη (ταυ, μιονίου και ηλεκτρονίου) και έχουν εξαιρετική μικρή μάζα – μικρότερη από το ένα εκατομμυριοστό της μάζας του ηλεκτρονίου.
 


«Τα σωματίδια που παράγονται στην ατμόσφαιρα πάνω από τον Βόρειο Πόλο είναι κυρίως νετρίνα μιονίου που, διασχίζοντας 13.000 χιλιόμετρα στο εσωτερικό της Γης, μπορεί να μετασχηματισθούν σε νετρίνα ταυ, πριν ανιχνευθούν στο αντιδιαμετρικό άκρο του πλανήτη και στο IceCube. Από το ποσοστό μετασχηματισμού τους, βγάλαμε χρήσιμα συμπεράσματα για τις φυσικές τους ιδιότητες», εξηγεί ο
Koskinen.

Οι επιστήμονες παρουσιάζουν αυτά τα συμπεράσματα σε πρόσφατο άρθρο τους στο περιοδικό Physical Review, όπου εξηγούν πως μέσα σε τρία χρόνια ανέλυσαν τις αλληλεπιδράσεις πάνω από 5.200 ατμοσφαιρικών νετρίνων με άτομα στον πάγο. 


«Ουσιαστικά επιβεβαιώσαμε πειραματικά ότι ένα ποσοστό των σωματιδίων όντως μετασχηματίζονται διαπερνώντας τη Γη, υπολογίζοντας ότι αυτό συμβαίνει για το 20% των νετρίνων»

«Επειδή ουσιαστικά θέλουμε να μάθουμε περισσότερα σχετικά με αυτά τα παράξενα σωματίδια που υπάρχουν παντού στο σύμπαν και τις ιδιότητες τους που ακόμα δεν κατανοούμε πλήρως και επειδή τα νετρίνα έρχονται από το σύμπαν, θα μπορούσαμε να τα χρησιμοποιήσουμε για αστρονομικές παρατηρήσεις και να αποκτήσουμε νέες γνώσεις για τη δομή του σύμπαντος, "λέει ο Jason Koskinen.(πληρ. http://nbi.ku.dk)
thecuriosityofcat 

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου