Interacţiuni ale neutrino detectate la Observatorul de Neutrino IceCube

Neutrinii sunt printre cele mai fascinante particule din cadrul modelului standard al fizicii particulelor elementare. Studiul lor este complicat, motiv pentru care o nouă măsurătoare a unui proces de împrăștiere coerentă cu nuclee de argon, efectuată în cadrul proiectului COHERENT, SUA, este extrem de interesantă, putând duce la noi descoperiri care să explice parte din misterele fizicii actuale.

Experimentele efectuate au stabilit existența unui nou tip de interacțiune a neutrinilor. Cercetătorii au observat interacțiunilor neutrinilor de energie joasă cu nuclee de argon prin intermediul forței nucleare slabe într-un proces denumit împrăștiere neutrino-nucleu coerentă elastică (coherent elastic neutrino-nucleus scattering - CEvNS)

 
Ce sunt neutrinii

Neutrinii sunt particule elementare care nu au sarcină electrică, cu o masă extrem de mică – la oră actuală încă nu am reușit să o măsurăm – care interacționează extrem de slab cu materia. Există trei tipuri de neutrini în cadrul modelului standard – cei electronici, cei miuonici și cei tauonici. Studiul lor ar putea să ne ajute să înțelegem mistere care la oră actuală dau de cap cercetătorilor, precum dispariția antimateriei imediat după Big Bang sau compoziția materiei întunecate care umple universul.

În timp ce ați citit frazele anterioare miliarde de neutrini care provin de la Soare v-au traversat corpul, fără să interacționeze practic cu voi. Din acest motiv studiul neutrinilor este extrem de dificil, întrucât foarte puțini lasă urme în călătoria lor prin univers.

 
Împrăștieri elastice coerente ale neutrinilor

Un grup de cercetători care fac parte din colaborarea COHERENT, un proiect de cercetare de la Oak Ridge National Laboratory, Statele Unite, folosind neutrini produși la SNS – o sursă de neutroni extrem de intensă care produce și neutrini, a reușit să măsoare procese de împrăștiere elastică a neutrinilor cu ajutorul nucleelor de argon. Practic experimentul are la bază un detector ce conține 24 kg de argon lichid, în care neutrinii interacționează cu nucleele de argon în mod coerent. Deci are loc o împrăștiere cu tot nucleul – care primește o mică energie în urma acestei împrăștieri. Este ca și cum o minge de tenis ar lovi o minge mult mai mare; mingea mai mare capătă o energie – care însă în acest caz este foarte mică. Pentru a reuși să efectueze acest studiu, rezultatele fiind publicate într-un articol în revista Physical Review Letters, grupul a dezvoltat tehnologii avansate de citire a semnalelor, împreună cu izolarea aparatului cu straturi de plumb, cupru și apă pentru eliminarea fondului de neutroni.

În felul acesta s-a reușit măsurarea a 159 de evenimente de împrăștieri coerente ale neutrinilor cu nuclee de argon în circa 18 luni de experiment, ceea ce demonstrează cât de dificilă este efectuarea acestor tipuri de studii – tocmai din cauza faptului că neutrinii interacționează extrem de slab cu materia.


Ce urmează?


La ora actuală cercetătorii compară rezultatele măsurătorii cu studii teoretice pentru a înțelege dacă ceea ce s-a măsurat este compatibil cu ceea ce cunoaștem despre neutrini. Rezultatul este că acest proces este exact așa cum este prevăzut în cadrul modelului standard. Totuși, precizia măsurătorii este încă foarte mică pentru a face o comparație cu teoria care să ne arate într-adevăr dacă există diferențe între experiment și teorie. Ar trebui deci să fie efectuat un nou experiment cu o cantitate de argon lichid mult mai mare. Din acest motiv grupul COHERENT are intenția să realizeze un nou apărat, nu cu doar 24 kg de argon lichid, ci cu o tonă sau, în planurile lor cele mai îndrăznețe, cu 10 tone de argon!

În această situație ar fi măsurate un număr de evenimente atât de mare, încât să permită un studiu de precizie – o comparație între spectrele măsurate și cele calculate cu teoria modelului standard. Ar fi extrem de interesant să se ajungă la concluzia că cele două nu coincid, întrucât (evident dacă nu este o greșeală pe undeva) ar fi un semnal al unei noi fizici, o descoperire care ne-ar îndruma pașii spre modelul care ne așteaptă dincolo de modelul standard, care ar putea eventual explica din ce este făcută materia întunecată și unde a dispărut antimateria imediat după Big Bang.

 


 

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro