Semnalul asociat neutrinului BertNeutrinii sunt particule care ascund încă multe mistere şi care pot străbate distanţe enorme în spaţiu. Un experiment din Antarctica a reuşit să măsoare neutrinii cu cea mai mare energie văzuţi până acum: „Bert” şi „Ernie”. Aceşti neutrini provin din afara galaxiei noastre!

 

 


Dintre toate particulele din cadrul Modelului Standard al fizicii particulelor elementare, neutrinii sunt cu siguranţă cei mai misterioşi. De trei tipuri, neutrini electronici, miuonici şi tauonici, având sarcină electrică neutră, neutrinii interacţionează cu restul particulelor doar prin intermediul forţei nucleare slabe. Consecinţa este că neutrinii reuşesc să străbată distanţe enorme în spaţiu şi chiar să traverseze Pământul fără să sufere interacţiuni importante cu materia pe care o întâlnesc. Dintre miliardele de miliarde de neutrini care ajung pe Pământ (numărul real este de fapt mult mai mare) doar câţiva sunt interceptaţi de materia din drumul lor.

La ora actuală ştim că neutrinii au masă, dar nu ştim cât este aceasta; neutrinul electronic, de exemplu, are o masă mult mai mică decât cea a electronului. De asemenea, ştim că neutrinii suferă un proces denumit „oscilaţia neutrinilor”, care duce la transformarea lor, pe timpul deplasării, dintr-o formă în alta (de exemplu din neutrino miuonic în neutrino tauonic – este ceea ce studiază experimentul OPERA la laboratorul subteran de la Gran Sasso, folosind neutrini miuonici generaţi la CERN-Geneva, neutrini care călătoresc pe sub pământ, ajungând tocmai la Gran Sasso unde sunt, puţini dintre ei, văzuţi de aparat).

 



Ca să reuşim să îi studiem este nevoie de detectoare cu masă foarte mare – astfel încât să avem o posibilitate puţin mai mare de a-i „obliga” să interacţioneze cu particulele din aparat. Un experiment care conţine un număr enorm de particule a fost realizat în Antarctica: este vorba despre IceCube.

IceCube este un experiment extrem de ambiţios şi ingenios: studiază neutrinii cu ajutorul semnalului produs în... gheaţa de la Polul Sud (experimentul este instalat la circa 1 km de Polul Sud actual) la adâncimi mergând de la 1.4 km la circa 2.5 km, unde gheaţa este extrem de pură.

Un volum de circa 1 km3 de gheaţă este studiat cu ajutorul celor 86 de sisteme de detecţie, fiecare fiind alcătuit dintr-un cablu (string) vertical care porneşte de la 1.4 km şi ajunge la circa 2.5 km sub gheaţă şi care conţine 60 de detectoare individuale, adevăraţi ochi pentru măsurarea semnalelor produse de neutrini. Instalarea în profunzime are pe de o parte scopul de a reduce eventualele semnale care provin de la alte surse decât neutrinii, iar pe de alta faptul că la o aşa adâncime gheaţa este compactă şi pură, semnalele de la neutrini fiind mult mai curate.

Ce anume măsoară aceste detectoare? Ochii IceCube-ului măsoară lumina de tip Cherenkov produsă de particule (numite miuoni) generate în urma interacţiunii neutrinilor cu nucleele de oxigen din gheaţă. Aceşti miuoni se mişcă în gheaţă cu o viteză mai mare decât cea a luminii în acest mediu, ceea ce duce la emiterea de radiaţie de tip Cherenkov, ce este alcătuită de fapt din fotoni care sunt măsuraţi de către detectoarele IceCube, al căror element principal este un detector de fotoni, numit fotomultiplicator.

Deoarece volumul de gheaţă este relativ mare (1 km3), în ciuda faptului că interacţiunea neutrinilor cu materia este foarte slabă, vom avea totuşi un număr important de neutrini detectaţi, din miliardele şi miliardele de neutrini care trec prin gheaţă.

Semnalul de la fiecare detector este transportat la un laborator instalat la suprafaţă, unde este analizat pentru a determina direcţia de provenienţă a neutrinului care l-a produs şi energia acestuia.

IceCube a măsurat recent 2 neutrini, denumiţi “Bert” şi “Ernie” (după numele eroilor unui spectacol de televiziune celebru, pentru cei mici - Sesame Street), cu energie extremă: în jur de 1 PeV - petaelectronvolt (adică un milion de miliarde de electronvolţi, ceea ce corespunde cu masa a circa un milion de protoni!!!).

De unde provin?

Se consideră că ar putea proveni de la o supernovă, un aşa-numit "gamma-ray burst" (o “explozie” de raze gama) sau dintr-un nucleu galactic activ, oricum un eveniment din afara galaxiei noastre. În acest caz cei doi neutrini ar fi străbătut distante enorme până să ajungă la IceCube!

Scris de: Cătălina Curceanu
Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.