bj
    >> Φυσικές Επιστήμες >  >> η φυσικη

Το CERN ετοιμάζεται να μελετήσει τα στείρα νετρίνα

Μια νέα πειραματική εγκατάσταση για την ανίχνευση ενός υποθετικού σωματιδίου που πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι πιθανότατα δεν υπάρχει θα μπορούσε να λειτουργήσει στο εργαστήριο του CERN κοντά στη Γενεύη, στην Ελβετία, εντός 3 ετών, με την προϋπόθεση ότι τα κράτη μέλη του εργαστηρίου εγκρίνουν τη δαπάνη περίπου 110 εκατομμυρίων δολαρίων για την κατασκευή του. .

Το στείρο νετρίνο, αν υπάρχει, θα ήταν μια ασαφής ποικιλία ενός ήδη απόκοσμου υποατομικού σωματιδίου. Τα συνηθισμένα νετρίνα, που δεν έχουν φορτίο και σχεδόν καθόλου μάζα, διατίθενται σε τρεις ποικιλίες:ηλεκτρόνιο, μιόνιο και ταυ. Είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστούν επειδή η αλληλεπίδρασή τους με τη συνηθισμένη ύλη είναι εξαιρετικά αδύναμη, αλλά με τα χρόνια οι φυσικοί έχουν εντοπίσει αρκετά από αυτά για να παρατηρήσουν ότι καθώς ταξιδεύουν στο διάστημα μπορούν να «ταλαντωθούν» από τη μια γεύση στην άλλη.

Αυτό το φαινόμενο ταλάντωσης, που σημαίνει ότι τα νετρίνα δεν μπορούν να είναι εντελώς χωρίς μάζα, έχει επιβεβαιωθεί από πολλά διαφορετικά πειράματα. Αλλά ένα τέτοιο πείραμα έδωσε αποτελέσματα σε αντίθεση με τα υπόλοιπα. Αυτός ήταν ο ανιχνευτής νετρίνων υγρού σπινθηριστή (LSND) στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος στο Νέο Μεξικό, ο οποίος σε δεδομένα που αποκτήθηκαν μεταξύ 1993 και 1998 έδειξε ότι τα αντινετρίνα μιονίων ταλαντώνονται σε αντινετρίνα ηλεκτρονίων πολύ πιο εύκολα από το αναμενόμενο.

Οι ερευνητές του Los Alamos πρότειναν ότι τα στείρα νετρίνα μπορεί να εξηγήσουν την ανωμαλία παρέχοντας έναν αόρατο κρίκο που λείπει. Η ιδέα είναι ότι τα μιόνια αντινετρίνα ταλαντώνονται σε στείρα αντινετρίνα — τα οποία δεν μπορούν να ανιχνευθούν άμεσα — και ότι αυτά με τη σειρά τους ταλαντώνονται σε ηλεκτρονιακά αντινετρίνα. Επειδή η ευκολία με την οποία ένα νετρίνο ταλαντώνεται σε άλλο σχετίζεται με τη διαφορά στις μάζες αυτών των σωματιδίων, ένα κατάλληλα βαρύ στείρο νετρίνο θα μπορούσε να εξηγήσει τον μεγαλύτερο από τον αναμενόμενο αριθμό ηλεκτρονίων αντινετρίνων. Επιπλέον, αν ανακαλύφθηκαν, τα στείρα νετρίνα θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό κλάσμα της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν.

Ωστόσο, η ιδέα έχει αποδειχθεί αμφιλεγόμενη, επειδή ενώ ορισμένα άλλα πειράματα έχουν επίσης αποκτήσει δοκιμαστικά στοιχεία για στείρα νετρίνα, πολλά άλλα δεν έχουν δει κανένα σημάδι τους. Το νέο έργο στοχεύει να προσπαθήσει να λύσει το πρόβλημα μια για πάντα. Θα περιλάμβανε τη λήψη πρωτονίων από τον υπάρχοντα επιταχυντή Super Proton Synchrotron (SPS) του CERN, την κατασκευή μιας σήραγγας για να κατευθύνει αυτά τα πρωτόνια σε έναν στερεό στόχο. Η προκύπτουσα δέσμη νετρίνων μιονίων θα περνούσε στη συνέχεια μέσα από δύο ζεύγη ανιχνευτών, με το ένα ζεύγος στα 400 μέτρα από τον στόχο και το άλλο στα 1600 μέτρα. Ένας ανιχνευτής σε κάθε ζεύγος θα κατασκευαζόταν από σίδηρο και θα μετρούσε σε μεγάλο βαθμό τα νετρίνα μιονίων, ενώ ο άλλος θα περιέχει υγρό αργό και θα ανιχνεύει κυρίως νετρίνα ηλεκτρονίων, στα οποία η ποικιλία μιονίων θα ταλαντώνεται.

Σύμφωνα με τις ιταλικές πειραματικές συνεργασίες πίσω από την πρόταση—ICARUS και NESSiE—η ταυτόχρονη μέτρηση νετρίνων μιονίων και ηλεκτρονίων τόσο σε κοντινούς όσο και σε μακρινούς ανιχνευτές θα παρείχε πολύ ισχυρότερες αποδείξεις υπέρ ή κατά της ύπαρξης στείρων νετρίνων από ό,τι είναι δυνατό με ένα μόνο ανιχνευτή όπως αυτός που χρησιμοποιείται για το LSND. Υποστηρίζουν ότι θα χρειαστούν δύο ζεύγη ανιχνευτών για να εντοπίσουν δύο βασικές άγνωστες παραμέτρους:τη μάζα ενός υποθετικού στείρου νετρίνου και τη χαρακτηριστική απόσταση πάνω από την οποία το σωματίδιο θα ταλαντωθεί.

Η προτεινόμενη εγκατάσταση νετρίνων, η οποία θα περιλαμβάνει τη δοκιμή νέων τεχνολογιών ανιχνευτών καθώς και την αναζήτηση αποστειρωμένων νετρίνων, θεωρείται «υψηλής προτεραιότητας» σε ένα έγγραφο στρατηγικής για την ευρωπαϊκή σωματιδιακή φυσική που βρίσκεται επί του παρόντος στο στάδιο του σχεδίου. Το έργο επιδοκιμάστηκε από την Επιτροπή Πειραμάτων SPS και Proton Synchrotron του CERN σε μια συνεδρίαση στα μέσα Ιανουαρίου, και πρέπει στη συνέχεια να εγκριθεί από το Ερευνητικό Συμβούλιο του εργαστηρίου όταν συνεδριάσει στα τέλη Φεβρουαρίου. Η τελική έγκριση για τη δαπάνη κεφαλαίων του CERN για το πείραμα θα πρέπει στη συνέχεια να προέλθει από το Συμβούλιο των κρατών μελών του CERN, πιθανώς σε μια συνεδρίαση τον Ιούνιο, όταν πρόκειται να παρουσιαστεί ένα ενημερωμένο 5ετές σχέδιο για το εργαστήριο.

Ο Γενικός Διευθυντής του CERN Rolf-Dieter Heuer αρνείται να προσδιορίσει το ακριβές κόστος της εγκατάστασης, αλλά λέει ότι θα ήταν κάτω από 110 εκατομμύρια δολάρια. Υποθέτοντας ότι μπορεί να διατεθεί χρηματοδότηση, λέει, «είναι πολύ λογικό» να δημιουργηθεί μια νέα δέσμη νετρίνων στο CERN «δεδομένου ότι κάθε εργαστήριο πρέπει να έχει ένα διαφορετικό πρόγραμμα». Σχετικά με το στείρο πείραμα με νετρίνο, προσθέτει ότι «από όσο μπορώ να κρίνω, θα ήταν κοντά στο να μας δώσει μια οριστική απάντηση» για το εάν το υποθετικό σωματίδιο υπάρχει πραγματικά ή όχι.

Οι συνεργασίες ICARUS-NESSiE προτείνουν την ανακύκλωση του ICARUS, ενός ανιχνευτή αργού 600 τόνων που λειτουργεί επί του παρόντος στο Εθνικό Εργαστήριο Gran Sasso στην κεντρική Ιταλία, για την παροχή ενός από τους τέσσερις ανιχνευτές του πειράματος στείρου νετρίνο καθώς και την επαναχρησιμοποίηση εξαρτημάτων από την OPERA, επίσης στο Gran Sasso. η οποία έγινε διάσημη για τον ισχυρισμό, και στη συνέχεια διαψεύστηκε, την ανίχνευση των ταχύτερων από το φως νετρίνων. Οι ερευνητές λένε ότι το πείραμα θα πρέπει να λειτουργήσει μέχρι το τέλος του 2015 για να διασφαλιστεί ότι είναι ανταγωνιστικό με οποιεσδήποτε άλλες παρόμοιες εγκαταστάσεις που κατασκευάζονται -- υπάρχουν παγκοσμίως τουλάχιστον 20 στείρα πειράματα νετρίνων επί του παρόντος στο σχέδιο.


Πίνακας κοινών φυσικών σταθερών

Εδώ είναι ένας χρήσιμος πίνακας κοινών φυσικών σταθερών. Αυτές οι φυσικές σταθερές εμφανίζονται ξανά και ξανά σε προβλήματα μαθημάτων χημείας και φυσικής. Γιατί να τα απομνημονεύσετε όταν μπορείτε απλώς να τα αναζητήσετε; Προσωπικά προτιμώ να κρατάω ένα φύλλο με αυτές τις σταθερές γεμιστό στο πίσω

Mass and Angular Momentum, Left Ambiguous του Einstein, Get Defined

Περισσότερο από έναν αιώνα αφότου ο Άλμπερτ Αϊνστάιν αποκάλυψε τη γενική σχετικότητα, η επική θεωρία της βαρύτητας του έχει περάσει κάθε πειραματικό τεστ στο οποίο έχει υποβληθεί. Η Γενική Σχετικότητα έχει μεταμορφώσει την κατανόησή μας για τη βαρύτητα, απεικονίζοντάς την όχι ως ελκτική δύναμη μεταξ

Πώς λειτουργούν τα ακουστικά ακύρωσης θορύβου;

Τα ενεργά ακουστικά ακύρωσης θορύβου λειτουργούν δημιουργώντας τα δικά τους ηχητικά κύματα που είναι 180 μοίρες εκτός φάσης από τα ηχητικά κύματα του περιβάλλοντος. Αυτό αναγκάζει τα δύο κύματα να ακυρώνουν το ένα το άλλο, επιτρέποντας στον ακροατή να ακούσει τον ήχο που αναπαράγεται στα ακουστικά π