2018 yılında, Ontario, Kanada’da kilometrelerce kayanın altına gömülü olan en saf su rezervuarı, zar zor tespit edilebilen parçacıklar molekülleri arasında çarpışırken parladı.
Bu, antinötrino olarak bilinen ve 240 kilometreden (150 mil) uzaktaki bir nükleer reaktörden kaynaklanan bir parçacığı tespit etmek için ilk kez su kullanıldı. Bu inanılmaz bir atılım Nötrino Ucuz, güvenli ve kolay elde edilebilir materyallerin kullanıldığı deney ve gözlem teknolojisi.
Evrendeki en bol parçacıklardan biri olan Nötrinolar Bunlar, evrene dair daha derin içgörüleri ortaya çıkarma konusunda büyük potansiyele sahip garip küçük şeylerdir. Ne yazık ki neredeyse kütlesizdirler, yük taşımazlar ve diğer parçacıklarla neredeyse hiç etkileşime girmezler. Sanki tüm maddeler önemsizmiş gibi çoğunlukla uzayda ve kayalarda aynı şekilde akıyorlar. Hayalet parçacıkları olarak bilinmelerinin bir nedeni var.
Antinötrinolar, antinötrinoların parçacık karşılığıdır. Normalde bir antiparçacık, eşdeğer parçacığına zıt bir yüke sahiptir; Örneğin negatif yüklü bir elektronun antiparçacığı pozitif yüklü bir pozitrondur. Nötrinolar yük taşımadıkları için bu ikisini yalnızca bilim insanları ayırt edebilir. Gerçeğe dayanarak Pozitronla birlikte elektron nötrinosu, elektronla birlikte elektron nötrinosu da oluşacaktır.
Elektron antinötrinoları yaymak Bir nötronun bir protona, bir elektrona ve bir antinötrinoya bozunduğu bir tür radyoaktif bozunma olan nükleer beta bozunması sırasında. Bir elektron antinötrinosu daha sonra bir protonla etkileşime girerek bir pozitron ve bir nötron oluşturabilir; bu reaksiyon, tersinir beta bozunması olarak bilinir.
Bu tür ayrışmayı tespit etmek için sıvılarla dolu ve fotoçoğaltıcı tüplerle kaplı büyük tanklar kullanılır. Loş ışıltıyı yakalamak için tasarlandılar Çerenkov radyasyonu Ses bariyerinin kırılmasının neden olduğu sonik patlamaya benzer şekilde, ışığın sıvı içinde ilerleyebileceğinden daha hızlı hareket eden yüklü parçacıklar tarafından yaratılırlar. Bu yüzden çok loş ışığa karşı çok hassastırlar.
Antinötrinolar nükleer reaktörler tarafından büyük miktarlarda üretilir, ancak nispeten düşük enerjiye sahip olduklarından tespit edilmeleri zordur.
O girer Kar +. 2 kilometreden (1,24 mil) fazla kayanın altına gömülüdür ve dünyanın en derin yeraltı laboratuvarıdır. Bu kaya kalkanı, kozmik ışın girişimine karşı etkili bir bariyer sağlayarak bilim adamlarının olağanüstü derecede iyi çözümlenmiş sinyaller elde etmesine olanak tanıyor.
Bugün laboratuvarın 780 tonluk küresel tankı, ışığı güçlendiren sıvı bir sintilatör olan doğrusal alkilbenzen ile doludur. 2018 yılında tesis kalibrasyon aşamasındayken ultra saf su ile dolduruldu.
SNO+ işbirliği, 2018’deki kalibrasyon aşamasında 190 gün boyunca toplanan verilere bakarak ters beta bozunmasına dair kanıtlar buldu. Bu işlem sırasında üretilen nötron, sudaki hidrojen çekirdeği tarafından yakalanır ve bu da 2,2 MeV gibi çok spesifik bir enerji seviyesinde yumuşak bir ışık parıltısı üretir.
Cherenkov su dedektörleri genellikle 3 MeV’nin altındaki sinyalleri tespit etmekte zorluk çeker; Ancak suyla doldurulmuş SNO+, 1,4 MeV’ye kadar tespit edebildi. Bu, 2,2 MeV’deki sinyalleri tespit etmek için yaklaşık %50’lik bir verimlilikle sonuçlanır, bu nedenle ekip, ters beta bozunumu belirtileri aramanın şanslarına değeceğini düşündü.
Aday sinyalin analizi, bunun muhtemelen bir antinötrino tarafından üretildiğini ve 3 sigma güven düzeyiyle, yani %99,7 olasılıkla belirlendiğini belirledi.
Sonuç, su dedektörlerinin nükleer reaktörlerdeki enerji üretimini izlemek için kullanılabileceğini gösteriyor.
Bu arada, nötrinoları ve antinötrinoları daha iyi anlamak için SNO+ kullanılıyor. Çünkü nötrinolar var Doğrudan ölçmek mümkün değilBiz Onlar hakkında pek bir şey bilmiyorum. En büyük sorulardan biri nötrinoların ve antinötrinoların tamamen aynı parçacık olup olmadığıdır. Nadir, daha önce hiç görülmemiş bir çürüme bu soruyu cevaplayacak. SNO+ şu anda bu bozulmayı araştırıyor.
“Reaktörlerdeki ve bu kadar büyük mesafelerdeki antinötrinoları ölçmek için saf suyun kullanılabilmesi ilginç.” dedi fizikçi Logan Lipanowski Mart 2023’teki SNO+ işbirliğinden ve Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’den.
“190 günlük verilerden az sayıda sinyal çıkarmak için büyük çaba harcadık. Sonuç tatmin ediciydi.”
Araştırma şu tarihte yayınlandı: Fiziksel inceleme mektupları.
Bu makalenin bir sürümü ilk olarak Nisan 2023’te yayınlandı.
“Pop kültürkolik. Web nerd. Sadık sosyal medya uygulayıcısı. Seyahat fanatiği. Yaratıcı. Yemek gurusu.”
More Stories
Çarpıcı fotoğraf, yok edilmesinden yüzyıllar sonra Pennsylvania güvenlik kameralarına poz veren yakalanması zor vahşi canavarı gösteriyor: ‘Samanlıktaki iğne’
Bilim insanları Çin’deki Three Gorges Barajı’nın Dünya’nın dönüşünü etkilediğini doğruladı
Amerikalı bilim insanları büyük bir güneş fırtınasının Dünya’yı vuracağı konusunda uyarıyor. Bu durum Hindistan’ı etkileyecek mi?