Danas ćemo razgovarati o najneuhvatljivijim česticama u prirodi. Mislimo na neutrino. To su čestice koje je prvi put 30-ih na teoretski način opisao naučnik usredotočen na kvantnu fiziku zvani Wolfgang Pauli. Čestice je vrlo teško otkriti jer teško stupaju u interakciju s običnom materijom.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti kako bismo vam ispričali sve karakteristike, važnost i zanimljivosti neutrina.
Glavne karakteristike
Postoji objašnjenje zašto je ove čestice tako teško otkriti. A to su čestice koje jedva stupaju u interakciju sa običnom materijom. Nadalje, imaju vrlo malu masu i neutralan električni naboj, otuda i njihovo ime. Oni su čestice koje mogu se suočiti s nuklearnim reakcijama i na njih se ne može utjecati. Na njih ne djeluju i druge sile poput elektromagnetskih. Jedini načini interakcije s neutrinima su djelovanje gravitacije i mala slaba nuklearna interakcija. Nema sumnje da su to prilično znatiželjne čestice koje su privukle pažnju brojnih naučnika usredotočenih na kvantnu fiziku.
Da bi se otkrili neutrini, bilo bi potrebno proizvesti olovnu ploču debljine jedne svjetlosne godine kako bi se osiguralo da se polovina ovih neutrina koji prođu kroz nju mogu sudariti kako bi ih mogli zarobiti. Naučnici tvrde kako je teško uhvatiti neutrino. Da bismo to objasnili, vidimo da svake sekunde to vrijeme prolazi nekoliko miliona ovih čestica kroz našu planetu i nas same, a da se zapravo nisu sudarili. Niti su se sudarili ni sa jednim drugim, mada neki od njih jesu.
Hvatanje neutrina
Neutrini se mogu ilustrirati pribjegavanjem kvantnoj mehanici. Prema tim principima, bilo bi potrebno napraviti olovni lim dimenzija (9,46 × 1012 km da bi mogli uhvatiti polovinu neutrina koji prolaze kroz njega. Uprkos tome koliko su neutrini danas neuhvatljivi, imamo nekoliko opservatorija koje su sposobne da ih otkriju. Jedna od ovih opservatorija poznata je kao japanska Super-Kamiokande i prava je mašina. Opservatorija se nalazi u Hidi, najvećem ostrvu japanskog arhipelaga.
Super-Kamiokande je izgrađen u rudniku dubokom jedan kilometar. Dimenzije ove zvjezdarnice su 40 metara širine i 40 metara širine. Ovaj volumen je sličan onom u zgradi od 15 spratova. Morate samo vidjeti veličinu zvjezdarnice koja je potrebna da bi bila lanena da biste razumjeli poteškoće njihovog otkrivanja.
Unutar zvjezdarnice ne nalazimo ništa više i manje od 50.000 tona vode s krajnjim siromaštvom, koje su okružene sa 11.000 fotomultiplikatorskih cijevi. Ovi fotomultiplikatori su svojevrsni senzori koji nam omogućavaju da vidimo neutrine dok prolaze kroz našu planetu. Nije da možete vidjeti ove neutrine direktno, ali možete videti Čerenkovljevo zračenje koje oni generišu prolazeći kroz vodu. Voda je provodljiva supstanca i tečnost koja se smatra univerzalnim rastvaračem. Zahvaljujući svojstvima vode, možemo vidjeti zračenje koje neutrini odaju kada prolaze kroz nju.
Neutrino zanimljivosti
Najzanimljivija stvar u vezi sa svim ovim novostima je to što naučnici rade u ovoj opservatoriji i otkrili su nekoliko otkrića. Jedno od ovih otkrića je da ako koristite manje vode i manje čiste vode, možete promatrati neutrine koji su se ponavljali na većoj udaljenosti. To će reći, Ovi neutrini koji se mogu primijetiti u ovoj vrsti vode dolaze iz starije supernove.
Nečistoća koja se dodaje vodi da bi se mogli vizualizirati ovi neutrini je gadolinij. To je hemijski element koji pripada skupini rijetkih zemalja koji utječe na ugrađivanje u vodu. Ovaj efekt drastično povećava osjetljivost detektora kako bi mogao vizualizirati prolazak neutrina. Istraživači koji rade u ovoj opservatoriji dodali su 13 tona jedinjenja nastalog gadolinijumom u vodu visoke čistoće. To čini ukupnu koncentraciju ovog elementa u opštem rastvoru 0.01%. Ova koncentracija je neophodna da bi se mogao pojačati signal slabijih neutrina i na taj način biti u mogućnosti da ih promatramo.
Značaj
Možete pomisliti zašto se naučnici trude sav ovaj napor kako bi proučavali posebniji interes. I to je da, iako mi u to ne vjerujemo, oni su osnovni alat koji nam može pružiti veliku količinu informacija o supernovima. Supernova su nasilne eksplozije koje se događaju u onim zvijezdama koje već nisu u stanju izdržati pritisak zbog degeneracije elektrona. Ovo znanje je vitalno da bismo znali više o strukturi svemira.
Neutrini se kreću velikom brzinom vrlo blizu brzine svjetlosti. Znamo da se nijedno tijelo koje ima masu ne može kretati brzinom svjetlosti. Stoga ovo ukazuje na to da neutrini imaju masu. Zahvaljujući tome, može se objasniti i niz reakcija elementarnih čestica. Važnost neutrina koji imaju više odgovara je ogromna. To znači da se neutrini koji imaju masu ne uklapaju u standardni model čestica o kojem se govori u teorijskoj fizici. Klasični model kvantne fizike zastario je i potrebno je unijeti određene promjene.
Činjenica da neutrini imaju masu objašnjava mnoge stvari. Imajte na umu da model kvantne fizike ima između 14 i 20 proizvoljnih parametara i nije toliko učinkovit model za trenutnu nauku. Kao što vidite, neutrini imaju veliku važnost u svijetu kvantne fizike i znanja o svemiru.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o tome što su neutrini, njihovim karakteristikama i značaju za svijet nauke i astronomije.