Закопан под километарска карпа во канадската држава Онтарио, блесна резервоар со најчиста вода додека едвај забележливи честички се пробиваа низ него.
Тоа е првпат водата да се користи за откривање на честички познати како антинеутрини, кои дошле од нуклеарен реактор оддалечен повеќе од 240 километри.
Неверојатното откритие ветува експерименти со неутрини и технологија за следење која користи евтини, лесно достапни и безбедни материјали.
Неутрини и антинеутрини
Неутрините се едни од најзастапените честички во универзумот, многу чудни и со многу потенцијал да откријат подлабок увид во универзумот. Неутрините немаат речиси никаква маса, не носат полнеж и речиси воопшто не комуницираат со други честички. Тие најчесто патуваат низ вселената и карпите, како целата материја да е бестелесна, што е една од причините зошто се нарекуваат „честички духови“.
Антинеутрините се античестички пандан на неутрините. Античестичката обично има спротивен полнеж од нејзиниот еквивалент, па на пример, античестичката на негативно наелектризираниот електрон е позитивно наелектризиран позитрон. Бидејќи неутрините не носат полнеж, научниците можат да ги разликуваат само со фактот дека електронското неутрино ќе се појави со позитрон, додека електронско антинеутрино се појавува со електрон.
Како се произведуваат антинеутрините и како да се детектираат?
Електронските антинеутрини се емитуваат за време на нуклеарното бета распаѓање, еден вид радиоактивно распаѓање во кое неутронот се распаѓа во протон, електрон и антинеутрино. Еден од тие електронски антинеутрина потоа може да комуницира со протон за да произведе позитрон и неутрон, во реакција позната како инверзно бета распаѓање.
За откривање на тој конкретен тип на нуклеарно распаѓање се користат големи резервоари исполнети со течност обложени со цевки за фотомултипликатор. Тие се дизајнирани да го доловат слабиот сјај на радијацијата Черенков, која создава наелектризирани честички кои се движат побрзо отколку што светлината може да помине низ течноста. Ова е причината зошто тие се многу чувствителни на многу слаба светлина.
Специјална лабораторија за детекција
Нуклеарните реактори всушност произведуваат антинеутрини во неверојатни количини, но овие антинеутрини имаат релативно мала енергија, па затоа е многу тешко да се детектираат. Но, тука доаѓа експериментот SNO+ на SNOLAB. Закопан под повеќе од два километри карпа, всушност е најдлабоката подземна лабораторија во светот. Карпестиот штит над него обезбедува ефикасна бариера за пречки на космичките зраци, овозможувајќи им на научниците да добијат исклучителна резолуција.
Сферичниот резервоар на таа лабораторија од 780 тони денес е исполнет со линеарен алкилбензен, течен сцинтилатор што ја подобрува светлината, а во 2018 година, додека беше подложен на калибрација, беше наполнет со ултра чиста вода. Научниците, проучувајќи ги 190 дена вредно собирани податоци за време на таа фаза на калибрација, пронашле докази за обратно бета-распаѓање.
Водородното јадро во водата фаќа неутрон произведен за време на процесот, кој пак произведува слаб блесок на светлина, на многу специфично ниво на енергија од 2,2 мегаелектронволти (MeV).
Можна примена на детектори на база на вода
Водените детектори Черенков обично се мачат да детектираат сигнали под 3 MeV, но SNO+ исполнет со вода може да открие сигнали дури 1,4 MeV. Тоа дава ефикасност од околу 50 проценти за откривање сигнали на 2,2 мегаелектрон волти, па научниот тим сметал дека вреди да се бараат знаци на инверзно бета распаѓање.
Анализата на кандидатските сигнали утврди дека тие веројатно биле произведени од антинеутрини, со ниво на доверба од 3 сигма, што значи веројатност од 99,7 проценти.
Тој резултат сугерира дека детекторите на база на вода би можеле да се користат за следење на излезната моќност на нуклеарните реактори.
Потрагата по досега невиденото
Во меѓувреме, SNO+ се користи за подобро разбирање на неутрините и антинеутрините. Бидејќи неутринитите е невозможно директно да се измерат, науката навистина не знае многу за нив. Едно од најчестите прашања е – дали неутринитите и антинеутринитите се исти честички? Ретко и невидено нуклеарно распаѓање би одговорило на тоа прашање, па SNO+ моментално бара токму такво нуклеарно распаѓање.
„Она што е интригантно е дека чистата вода може да се користи за мерење на антинеутринити од реакторите дури и на толку големи растојанија. Вложивме значителен напор за да извлечеме неколку сигнали од 190 дена податоци. Резултатот е задоволителен“, вели физичарот Логан Лебановски од соработката на SNO+ и Универзитетот во Калифорнија, Беркли, пренесе „Science Alert“.
Забелешка: Преземањето на оваа содржина е дозволено само ако го наведете изворот со задолжително линкување на нашиот домен и оригиналната статија!
Доколку сакате да прочитате повеќе содржини како оваа, препорачуваме да го посетите нашиот портал www.kukuriku.com.mk, а со лајк на нашата фан страна станувате дел нашето многубројно членство facebook.com/Kukuriku.mk/.
