ربما تكون النيوترينوات أكثر الجسيمات التي تم الاستخفاف بها والتي عرفتها البشرية. اقترح الفيزيائي والرجل الذكي و aleck الذكي Wolfgang Pauli وجودها لأول مرة في عام 1930 كقطعة لغز مفقودة - بعض التفاعلات النووية كانت أكثر مما كانت عليه. استنتج باولي أن شيئًا صغيرًا وغير مرئي يجب أن يكون متورطًا - ومن ثم ، النيوترينو ، وهو نوع من اللغة الإيطالية لـ "الصغير المحايد".
في العقود التي تلت هذا الاقتراح الأولي ، أصبحنا نعرف ونحب - ولكننا لا نفهم تمامًا - هؤلاء الأصدقاء المحايدين الصغار. لديهم كتلة صغيرة ، لكننا لسنا متأكدين كم. ويمكنهم التحول من نوع واحد من النيوترينو (يسمى "النكهة" ، لماذا لا؟) إلى نوع آخر ، لكننا لسنا متأكدين من ذلك.
عندما لا يفهم الفيزيائيون شيئًا ما ، يصبحون متحمسين حقًا ، لأنه بحكم التعريف ، يجب أن تقع الإجابة على اللغز خارج الفيزياء المعروفة. لذا فإن سر كتلة النيوترينو والخلط قد يعطينا أدلة على أسرار مثل اللحظات الأولى للانفجار الكبير.
مشكلة صغيرة: الصغر. النيوترينوات صغيرة ونادرًا ما تتحدث عن المادة الطبيعية. التريليونات على التريليونات تمر عبر جسمك الآن. هل تلاحظهم؟ لا ، لا. للبحث في خصائص النيوترينو حقًا ، يجب أن نتحرك كثيرًا ، وستتوفر ثلاث تجارب نيوترينو جديدة عبر الإنترنت قريبًا لإعطائنا فكرة عن الأشياء. إننا نأمل.
دعنا نستكشف:
DUNE
ربما تكون قد سمعت الإثارة حول إعادة إنتاج رواية الخيال العلمي الكلاسيكية "الكثيب". هذا ليس هو. بدلاً من ذلك ، تعني DUNE "تجربة Neutrino العميقة تحت الأرض" ، والتي تتكون من جزأين. الجزء الأول سيكون في Fermilab ، في إلينوي ، وسيتضمن مسدس نيوترينو عملاق شرير عبقري من شأنه تسريع البروتونات إلى ما يقرب من سرعة الضوء ، وتحطيمها في الأشياء وإطلاق تريليونات من النيوترينوات في الثانية من نهاية العمل.
من هناك ، سوف تسافر النيوترينوات في خط مستقيم (لأن هذا كل ما يعرفونه كيف يفعلون) حتى تصل إلى الجزء الثاني ، على بعد حوالي 800 ميل (1300 كيلومتر) في مركز أبحاث سانفورد تحت الأرض في ساوث داكوتا. لماذا تحت الأرض؟ لأن النيوترينوات تسافر في خط مستقيم (مرة أخرى ، لا يوجد خيار) ولكن الأرض منحنية ، لذلك يجب أن يجلس الكاشف على بعد ميل (1.6 كم) تحت السطح. وهذا الكاشف هو حوالي 40.000 طن (36000 طن متري) من الأرجون السائل.
Hyper-Kamiokande
سلف Hyper-Kamiokande الذي سيصبح قريبًا ("Hyper-K" إذا كنت تريد أن تكون هادئًا في الحفلات الفيزيائية) كان يسمى Super-Kamiokande ("Super-K" لنفس الأسباب) ، بالقرب من هيدا اليابان. إنه إعداد بسيط جدًا لكلتا الأداتين: خزان عملاق من الماء عالى النقاء محاط بأنابيب مضاعفة ضوئيًا ، والتي تضخم إشارات الضوء الباهتة للغاية.
في كل مرة نادرة للغاية ، يصطدم النيوترينو بجزيء الماء ، مما يتسبب في إلكترون أو بوزيترون (شريك المادة المضادة للإلكترون) للتخلص بسرعة أكبر من سرعة الضوء في الماء. هذا يتسبب في وميض ضوء مزرق يسمى إشعاع Cherenkov ، ويتم التقاط هذا الضوء بواسطة أنابيب المضاعف الضوئي. ادرس الفلاش ، افهم النيوترينو.
صنع Super-K تاريخًا خارقًا في عام 1998 عندما قدم أول دليل قوي على أن النيوترينوات تغير نكهتها أثناء الطيران ، استنادًا إلى ملاحظات النيوترينوات المنتجة في الأعماق الجهنمية لقلب الشمس. ألقى الاكتشاف الفيزيائي تاكاكي كاجيتا بجائزة نوبل و Super-K بات حنون على الأنبوب المضاعف.
Hyper-K يشبه Super-K ولكنه أكبر. بسعة 264 مليون جالون (1 مليار لتر) من الماء ، لديها 20 ضعفًا من حجم التجميع لـ Super-K ، مما يعني أنها يمكن أن تجمع 20 ضعفًا من عدد النيوترينوات في نفس الوقت الذي يمكن لـ Super-K. سيبحث Hyper-K عن النيوترينوات الناتجة عن التفاعلات العضوية الطبيعية ، مثل الاندماج والمستعرات الأعظمية ، في جميع أنحاء الكون ، بدءًا من عام 2025. من يدري؟ قد يحصل شخص ما على جائزة نوبل أيضًا.
بينجو
لست متأكدا بالضبط لماذا يختار الفيزيائيون الاختصارات التي يفعلونها للتجارب العلمية العملاقة. في هذه الحالة ، Pingu هو اسم البطريق المتحرك الأوروبي الذي يواجه العديد من المغامرات ويتعلم دروسًا مهمة في الحياة في القارة الجنوبية. وهو يشير أيضًا إلى "ترقية الجيل القادم من IceCube الدقيقة" (PINGU).
يشير جزء IceCube من هذا الاختصار إلى أكبر تجربة نيوترينو وأسوأها في العالم. استنادًا إلى القطب الجنوبي ، تتكون التجربة من سلاسل من أجهزة الكشف التي غرقت عميقًا في الغطاء الجليدي القطبي والتي ستستخدم الوضوح البلوري لهذا الجليد للقيام بنفس الشيء الذي يقوم به Super-Hyper-K في اليابان: كشف إشعاع Cherenkov التي تنتجها النيوتريونات بالتشكيل عبر الجليد. بدأت التجربة بالفعل قبل بضع سنوات ، لكن العلماء الذين يديرونها بالفعل يتلهفون للترقية.
هنا لماذا. قد يكون IceCube كبيرًا ، لكن هذا لا يعني أنه الأفضل على الإطلاق. لديها بقعة عمياء: بسبب حجمها الهائل (كيلومتر مكعب كامل من الجليد) ، تجد صعوبة في رؤية النيوترينوهات منخفضة الطاقة ؛ إنهم ببساطة لا يصنعون ما يكفي من البوب والفوار ليراها كاشفو IceCube.
أدخل PINGU: مجموعة من أجهزة الكشف الإضافية ، التي تم تجميعها بالقرب من مركز IceCube ، والمصممة خصيصًا لالتقاط النيوترينوهات ذات الطاقة المنخفضة التي تضرب الأرض.
عندما يأتي (على أمل) عبر الإنترنت ، ستنضم PINGU إلى جيش الأدوات والكاشفات في جميع أنحاء العالم التي تحاول التقاط أكبر عدد ممكن من هذه الأشياء الشبحية تقريبًا قدر الإمكان وفتح أسرارها.
