Interiorul detectorului Super-Kamiokande, Japonia

Când vorbim de super-acceleratoare / detectoare de particule, de regulă vorbim despre Marele accelerator de hadroni (LHC) de la Cern, Geneva. Dar tehnologia de graniță este prezentă și în alte locuri.

Super-Kamiokande, KAGRA și Belle II sunt trei super-detectoare de particule situate în Japonia, studiind „particulele-fantomă”, adică neutrinii, undele gravitaționale și mezonii B.


Super-Kamiokande

Super-Kamiokande este cel mai mare detector de neutrino. Se află la 2 km sub pământ, pentru ca cercetătorii să se asigure că nu există interferențe, adică să se asigure că ce detectează este neutrino, nu alte particule.

Detectorul constă dintr-un recipient enorm umplut cu 50.000 de tone de apă pură. Neutrino, care este un element extrem de abundent în natură, interacționează foarte rar cu materia, pentru că este foarte mic. Când interacționează, se lovește în fapt de particulele din nucleul atomilor, în cazul nostru cu nucleul atomilor care constituie moleculele de apă. Când are loc o interacțiune, aceasta este însoțită de eliberare de fotoni. Acești fotoni sunt observați de senzorii extrem de sensibili instalați pe pereții recipientului cu apă - și pe care-i puteți observa în imaginea de mai sus ori în videoclipul de mai jos (unde puteți vedea filmat chiar din interiorul detectorului).

La acest detector s-a descoperit în premieră un comportament neașteptat al neutrino, adică oscilațiile acestei particule, care le transformă identitatea. Oscilațiile neutrino au arătat că aceste particule trebuie să aibă masă, chiar dacă incredibil de mică - iar acest aspect a reprezentat o mare surpriză pentru fizicieni care au crezut că neutrino este ca fotonul, adică fără masă.

 


Detectorul Super-Kamiokande
(subtitrare în lb. engleză)





KAGRA

Deși este foarte probabil să nu fi auzit de KAGRA, acesta este cel mai avansat detector de unde gravitaționale. Este construit sub pământ, în Muntele Ikeno, pentru a reduce interferențele generate de activitatea seismică.

Detecția undelor gravitaționale se face cu ajutorul unui laser, generatorul fiind situat în interiorul unei camere izolate fonic. Laserul călătorește printr-o serie complicată de lentile și oglinzi, iar la un moment dat este „spart” în două fascicule, care sunt transmise în cele două brațe ale detectorului. Cele două brațe au o lungime de 3 km fiecare. Tuburile prin care călătorește lumina sunt vidate. Odată ajuns la capătul brațelor, fasciculele laser se lovesc o oglindă și sunt reflectate înapoi; apoi sunt reflectate de o altă oglindă către oglinda anterioară pentru sute de astfel de cicluri, pentru ca ulterior fasciculele să fie trimise către detector. La recombinarea fasciculelor, formele de undă ale celor două fascicule sunt perfect aliniate, anulându-se unul pe celălalt. Această anulare nu are loc dacă unul dintre brațe s-a dovedit a fi mai lung decât celălalt pentru foarte scurte perioade de timp, iar timpul petrecut de laser este un pic diferit între cele două fascicule - adică dacă echipamentul a detectat unde gravitaționale.

Sensibilitatea KAGRA este extremă, detectorul putând sesiza diferențe de lungime între brațele detectorului echivalente cu diametrul unui proton.

KAGRA este un proiect recent, în comparație cu mai cunoscutele detectoare de unde gravitaționale LIGO și Virgo. Iar asta înseamnă, printre altele, și faptul că tehnologia KAGRA este mai avansată în unele aspecte. De exemplu, oglinzile utilizate sunt super-răcite, reducându-se astfel vibrațiile naturale ale materialului oglinzilor și îmbunătățindu-se sensibilitatea detectorului.

KAGRA va lucra conjugat cu LIGO și Virgo, ceea ce va crește încrederea în detectarea undelor gravitaționale Trebuie spus că și astăzi mai sunt fizicieni care sunt sceptici cu privire la detectarea undelor gravitaționale, dat fiind faptul că este posibil, spun ei, ca semnalele identificate să fie doar zgomot. Mai multe detectoare înseamnă verificări multiple și creșterea încrederii în semnificația semnalului.

 


Detectorul KAGRA
(subtitrare în lb. engleză)




Belle II

Belle II este un proiect de cercetare japonez care, se speră, va revoluționa fizica. Studiază un domeniul al fizicii destul de puțin cercetat, și anume „fizica B”. B-ul vine de la „bottom” sau „beauty” și are legătură cu mezonul B (care reprezintă, în fapt, o clasă de particule formate dintr-un antiquarc bottom și un quarc up / down / strage sau charm).

Mezonii B sunt particule instabile, foarte rare în natură, dar care pot fi create în acceleratoarele de particule precum Belle II.

Concret, la Belle II electronii sunt „ciocniți” de pozitroni (antiparticulele electronilor), iar în urma acestei interacțiuni rezultă doi mezoni B. Instabili cum spuneam, imediat mezonii B se dezintegrează în particule mai ușoare.

Studiind aceste interacțiuni, dezintegrări și traiectorii rezultate în urma dezintegrărilor mezonilor - cercetătorii speră să descopere elemente ale unei „noi fizici” (adică o fizică ce răspunde la întrebări la care actualele teorii nu pot). De exemplu, unul dintre misterele fizicii este dezechilibrul dintre materie și antimaterie din univers (faptul că a rămas materia și a dispărut antimateria). Această diferență are și un nume, „violarea simetriei CP”, care este o combinație între „simetria sarcinii” și „simetria parității”.

Belle II este unul dintre primele echipamente care a măsurat „violarea simetriei CP” în cadrul dezintegrării mezonilor B.

 


Detectorul Belle II
(subtitrare în lb. engleză)





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”

 



Dacă găsești util site-ul, ne poți ajuta cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro