تعتبر النيوترينوات من أكثر المخلوقات وفرة وغريبة ومراوغة في فيزياء الجسيمات. البعض منهم كانوا موجودين منذ الانفجار الكبير ، وكما قرأت هذا ، مرت تريليونات منهم عبر جسمك (وأكثر في الطريق). ولكن على الرغم من صعوبة معرفة النيوترينوهات في كل مكان على وجه التحديد لأنها تجاهل كل شيء مصنوع من أي شيء آخر. لذا ، ليس من المستغرب أن وزن النيوترينو ليس بهذه البساطة طلب شخص بأدب أن يتقدم على مقياس.
لحسن الحظ ، فإن فيزيائي الجسيمات هم الكثير عنيد ، بما في ذلك تلك الموجودة في Fermilab في وزارة الطاقة الأمريكية ، ولا يتخلون عن أحدث رحلات السفاري النيوترينو الخاصة بهم: تجربة مظهر NiMI خارج المحور نيوترون النيوترينو ، أو NOvA. (يمثل العلماء النيوترينوات بالحرف اليوناني nu أوالخامس.) إنها لعبة صيد صغيرة جدًا للقبض على النيوترينو بسرعة ، وتستخدم بعض المعدات الكبيرة جدًا للقيام بهذه المهمة. وقد استحوذت بالفعل على أول نيوترينو - حتى قبل اكتمال إعدادها بالكامل.
تم إنشاؤها عن طريق تحطيم البروتونات ضد أهداف الجرافيت في منشأة Fermilab خارج شيكاغو ، إلينوي مباشرة ، يتم جمع النيوترينوات وإطلاق النار عليها في شعاع 500 ميل شمال غرب إلى كاشف NOVA البعيد في Ash River ، مينيسوتا ، الواقعة على طول الحدود الكندية. تم إطلاق العوارض الأولى في سبتمبر 2013 ، بينما كان منشأة نهر الرماد لا تزال قيد الإنشاء.
قال الفيزيائي بجامعة مينيسوتا مارفن مارشاك ، مدير مختبر آش ريفر: "إن اكتشاف النيوترينوات الأولى حتى قبل اكتمال تركيب أداة NOVA للكشف عن البعد يعد تكريمًا حقيقيًا لجميع المعنيين". "تشير هذه النتيجة المبكرة إلى أن تعاون NOvA سوف يقدم مساهمات مهمة لمعرفتنا بهذه الجسيمات في المستقبل غير البعيد".
يتم إطلاق الحزم من Fermilab في فواصل زمنية مدتها ثانيتان ، يرسل كل منها مليارات النيوترينوات مباشرة نحو أجهزة الكشف. يؤكد الكاشف القريب في Fermilab "النكهة" الأولية للنيوترينات في الحزمة ، ثم يحدد الكاشف البعيد الأكبر بكثير ما إذا كانت النيوترينوات قد تغيرت خلال رحلتها بين الولايات التي تمتد لثلاثة مللي ثانية تحت الأرض.
مرة أخرى ، لأن النيوترينوات لا تتفاعل بسهولة مع الجسيمات العادية ، يمكن للحزم أن تنتقل بسهولة مباشرة عبر الأرض بين المرافق - على الرغم من انحناء الأرض. في الواقع ، يمر الشعاع ، الذي يبدأ على بعد 150 قدمًا (45 مترًا) تحت الأرض بالقرب من شيكاغو ، في النهاية بعمق أكثر من 6 أميال (10 كم) خلال رحلته.
وفقًا لبيان صحفي صادر عن Fermilab ، فإن النيوترينوات "تأتي في ثلاثة أنواع ، تسمى النكهات (الإلكترون أو الميون أو تاو) ، وتتغير بينها أثناء السفر. يتم وضع كاشفَي تجربة NOvA بعيدًا عن بعضهما البعض لإعطاء النيوترينوات الوقت للتأرجح من نكهة إلى أخرى أثناء السفر بسرعة تقارب سرعة الضوء. على الرغم من أن جزءًا فقط من الكاشف الأكبر للتجربة ، يسمى الكاشف البعيد ، تم بناؤه بالكامل ، ومليء بمصباح وموصل بالإلكترونيات في هذه المرحلة ، فقد استخدمته التجربة بالفعل لتسجيل إشارات من النيوترينوات الأولى. "
تمتلئ كتل الكاشف التي يبلغ ارتفاعها 50 قدمًا (15 مترًا) بمضئ سائل مصنوع من 95٪ من الزيوت المعدنية و 5٪ من الهيدروكربونات السائلة تسمى pseudocumene ، وهي مادة سامة ولكنها "ضرورية لعملية الكشف عن النيوترينو". يضخم الخليط أي ضوء يضربه ، مما يسمح بسهولة اكتشاف وقياس ضربات النيوترينو. (مصدر)
قال نايجل لوكير ، مدير Fermilab ، "يمثل NOVA جيلًا جديدًا من تجارب النيوترينو". "نحن فخورون للوصول إلى هذا المعلم الهام في طريقنا لمعرفة المزيد عن هذه الجسيمات الأساسية."
بعد الانتهاء من هذا الصيف ، ستبلغ الكواشف القريبة والبعيدة NOVA 300 و 14000 طن على التوالي.
الهدف من تجربة NOvA هو التقاط وقياس كتل النكهات المختلفة للنيوترين بنجاح وتحديد ما إذا كانت النيوترينوات هي جسيماتها المضادة (يمكن أن تكون هي نفسها ، لأنها تفتقر إلى شحنة محددة.) من خلال مقارنة التذبذبات (أي النكهة التغييرات) لحزم muon neutrino مقابل حزم muon antineutrino المنبعثة من Fermilab ، يأمل العلماء في تحديد التسلسل الهرمي الشامل لها - ويكتشفون في النهاية لماذا يحتوي الكون حاليًا على مادة أكثر بكثير من المادة المضادة.
اقرأ المزيد: يمكن أن يساعد اكتشاف النيوترينو في رسم صورة جديدة تمامًا للكون
بمجرد أن تصبح التجربة عاملة بالكامل ، يتوقع العلماء التقاط عدد قليل جدًا من النيوترينوات كل يوم - يبلغ إجمالي العدد حوالي 5000 على مدار فترة ست سنوات. حتى ذلك الحين ، أصبح لديهم الآن أول عدد قليل منهم على الكتب.
"إن رؤية النيوترينوات في الوحدات الأولى للكاشف في ولاية مينيسوتا هي علامة بارزة. الآن يمكننا البدء في ممارسة الفيزياء ".
- ريك تساريك ، فيزيائي فيرميلاب
تعرف على المزيد حول تطوير وبناء تجربة NoVA أدناه:
(رصيد الفيديو: Fermilab)
تعرف على المزيد حول أهداف NOVA البحثية هنا.
المصدر: بيان صحفي Fermilab
يتألف تعاون NOvA من 208 علماء من 38 مؤسسة في الولايات المتحدة والبرازيل وجمهورية التشيك واليونان والهند وروسيا والمملكة المتحدة. تتلقى التجربة تمويلًا من وزارة الطاقة الأمريكية ومؤسسة العلوم الوطنية ووكالات التمويل الأخرى.
