Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  

Recommended Posts

Wykrywanie neutrin - bardzo przenikliwych cząstek elementarnych - to wciąż niespełnione marzenie wielu dziedzin nauki. Już w latach sześćdziesiątych, kiedy udało się złapać pierwsze sztuki, marzono np. o astronomii neutrinowej. Niestety, w XXI detekcja neutrin wciąż jest trudnym zagadnieniem, a neutrinowa astronomia - w powijakach.

Neutrino - to cząstka o prawie zerowej masie i wielkiej przenikliwości, nie ulegająca tzw. oddziaływaniom silnym i elektromagnetycznym. Pędzące neutrino przechodzi przez całą naszą planetę łatwiej, niż światło przez szkło. Polowanie na neutrina przypomina więc łapanie komarów siatką na motyle, a cząstki te, przebywające bez trudu największe odległości, mogłyby nam wiele zdradzić z tajemnic Wszechświata.

Jak więc w ogóle można takie neutrino zarejestrować? Jedyną przeszkodą dla nich są jądra atomowe, uderzenie neutrina powoduje rozpad jądra, który można zarejestrować. Problem w tym, że szansa na to jest niezwykle mała. Drugi problem w tym, że znacznie częściej w jądra trafiają inne cząstki. Dlatego detektory neutrin buduje się głęboko pod ziemią lub pod wodą, w opuszczonych kopalniach. Staranna izolacja pomaga izolować aparaturę od promieniowania kosmicznego, choć nadal problemem są „fałszywe alarmy", powodowane np. przez rozpad promieniotwórczych izotopów w materiałach, z których zbudowany jest detektor.

Nieoczekiwaną pomocą w skonstruowaniu nowego detektora neutrin we Włoszech będzie... ołów wydobyty z zatopionego dwa tysiące lat temu rzymskiego okrętu, który zostanie użyty do ekranowania aparatury. Może budzić nasze zdziwienie, czemu ten ołów ma być lepszy? Chodzi właśnie o izotopy. Ołów zawsze zawiera pewną ilość swojego radioaktywnego izotopu, ołowiu-210. Rozpad jego cząstek może, jak powiedzieliśmy, zakłócać działanie precyzyjnych detektorów. Ponieważ okres połowicznego rozpadu ołowiu-210 wynosi 22 lata, po dwóch tysiącleciach jego ilość zmalała sto tysięcy razy, więc praktycznie w ogóle już go nie ma. To czyni go idealnym do ekranowania wyjątkowo precyzyjnej aparatury.

Okręt wydobyto dwadzieścia lat temu i już wtedy 150 ołowianych sztabek otrzymał Włoski Narodowy Instytut Fizyki Nuklearnej (INFN), który sfinansował wydostanie okrętu z ładunkiem kwotą 300 milionów lirów. Teraz otrzymał dodatkowo sto dwadzieścia ołowianych sztabek. Z powodów historycznych z każdej sztabki zostanie odcięta część z napisami, pozostałość będzie przetopiona i wykorzystana do budowy podziemnych laboratoriów w Gran Sasso, w Apeninach, półtora kilometra pod ziemią, gdzie zbudowany będzie detektor neutrin. Przy okazji zostaną przeprowadzone badania próbek wydobytych materiałów: ołowiu i miedzi, które pozwolą dowiedzieć się więcej o technologiach, jakie stosowano w starożytnym Rzymie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dla ciekawych, jak wygląda łapanie neutrin, najciekawsze linki są w moim dawnym wpisie o powieści Głos Pana. Niestety, tak rozwiniętej astronomii neutrinowej jak u Lema możemy nie doczekać nigdy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki wykryciu neutrin pochodzących z jądra Słońca fizycy byli w stanie potwierdzić ostatni brakujący element opisu fuzji zachodzącej wewnątrz naszej gwiazdy. Potwierdzili tym samym obowiązujący od dziesięcioleci model teoretyczny przewidujący, że część energii słonecznej pochodzi z łańcucha reakcji, w którym udział mają atomy węgla i azotu.
      W procesie tym cztery protony łączą się w jądro helu. Dochodzi do uwolnienia dwóch neutrin, innych cząstek subatomowych i olbrzymich ilości energii. Ten cykl węglowo-azotowo-tlenowy (CNO) nie odgrywa większej roli w Słońcu, gdzie dzięki niemu powstaje mniej niż 1% energii. Uważa się jednak, że gdy gwiazda się starzeje, zużywa wodór i staje się czerwonym olbrzymem, wówczas rola cyklu CNO znacząco rośnie.
      O odkryciu poinformowali naukowcy pracujący przy włoskim eksperymencie Borexino. To wspaniałe, że udało się potwierdzić jedno z podstawowych założeń teorii dotyczącej gwiazd, mówi Marc Pinsonnealut z Ohio State University.
      Borexino już wcześniej jako pierwszy wykrył neutrina pochodzące z trzech różnych etapów reakcji zachodzącej w Słońcu, która odpowiada za produkcję większości energii naszej gwiazdy. Dzięki obecnemu odkryciu Borexino w pełni opisał dwa procesy zasilające Słońce, mówi rzecznik eksperymentu Gioacchino Branucci z Uniwersytetu w Mediolanie. Kończymy wielkim bum!, dodał Marco Pallavicini z Uniwersytetu w Genui. Może to być bowiem ostatnie odkrycie Borexino, któremu grozi zamknięcie z powodu ryzyka dla źródła wody pitnej.
      Odkrycie neutrin pochodzących z cyklu węglowo-azotowo-tlenowego nie tylko potwierdza teoretyczne modele procesów zachodzących w Słońcu, ale rzuca też światło na strukturę jego jądra, szczególnie zaś na koncentrację w nim metali. Tutaj trzeba podkreślić, że astrofizycy pod pojęciem „metal” rozumieją wszelkie pierwiastki o masie większej od wodoru i helu.
      Liczba neutrin zarejestrowanych przez Borexino wydaje się zgodna ze standardowym modelem przewidującym, że metaliczność jądra jest podobna do metaliczności powierzchni. To ważne spostrzeżenie, gdyż w ostatnim czasie pojawiało się coraz więcej badań kwestionujących taki model.
      Badania te sugerowały, że metaliczność jądra jest niższa niż powierzchni. A jako, że to skład pierwiastków decyduje o tempie przepływu energii z jądra, badania te sugerowały jednocześnie, że jądro jest nieco chłodniejsze niż sądzono. Jako, że proces, w którym powstają neutrina jest niezwykle wrażliwy na temperaturę, dane zarejestrowane przez Borexino wskazują raczej na starsze wartości temperatury, nie na te sugerowane przez nowe badania.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rząd Japonii dał zielone światło budowie Hyper-Kamiokande, największego na świecie wykrywacza neutrin, którego konstrukcja pochłonie 600 milionów dolarów. Gigantyczna instalacja powstanie w specjalnie przygotowanej dlań grocie niedaleko kopalni w miejscowości Kamioka. Pomieści ona 250 000 ton ultraczystej wody. To 5-krotnie więcej niż obecnie używany Super-Kamiokande. Ten z kolei jest następcą 300-tonowego Kamiokande, który działał w latach 1983–1995.
      Dzięki olbrzymim rozmiarom Hyper-K możliwe będzie zarejestrowanie większej liczby neutrin niż dotychczas. Będą one pochodziły z różnych źródeł – z promieniowania kosmicznego, Słońca, supernowych oraz z akceleratora cząstek. Instalacja posłuży też do ewentualnej obserwacji rozpadu protonów. Istnienie takiego zjawiska przewidują niektóre rozszerzenia Modelu Standardowego, jednak dotychczas nie udało się go zarejestrować.
      Budowa wykrywacza ma kosztować 600 milionów dolarów, z czego Japonia pokryje 85%, a resztę sfinansują inne kraje, w tym Wielka Brytania i Kanada. Dodatkowo Japonia wyda 66 milionów dolarów na rozbudowę akceleratora J-PARC. To znajdujące się 300 kilometrów dalej urządzenie będzie źródłem neutrin dla Hyper-K.
      Głównym elementem nowego wykrywacza będzie zbiornik o głębokości 71 i średnicy 68 metrów. Grota, do której trafi, powstanie 8 kilometrów od istniejącej infrastruktury Kamioka, by uniknąć wibracji mogących zakłócić prace przygotowywanego właśnie do uruchomienia wykrywacza fal grawitacyjnych KAGRA.
      Wnętrze zbiornika Hyper-K zostanie wyłożone fotopowielaczami, które będą przechwytywały fotony powstałe w wyniku zderzeń neutrino z atomami w wodzie.
      Hyper-Kamiokande będzie jednym z trzech dużych instalacji służących do wykrywania neutrin, jakie mają ruszyć w nadchodzącej dekadzie. Dwa pozostałe to Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), który ma zacząć pracę w USA w 2025 roku oraz Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), jaki Chiny planują uruchomić w roku 2021.
      Takaaki Kajita, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego, mówi, że naukowcy są podekscytowani możliwościami Hyper-K, który ma pozwalać na badanie różnic w zachowaniu neutrin i antuneutrin. Już w Super-K zauważono istnienie takich różnic, jednak to Hyper-K i DUNE pozwolą na ich bardziej szczegółowe zbadanie. Zaś dzięki temu, że oba detektory będą korzystały z różnej techniki – w DUNE znajdzie się płynny argon a nie woda – będzie można nawzajem sprawdzać uzyskane wyniki.
      Jednak,jak podkreśla Masayuki Nakahata, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego i rzecznik prasowy Super-K, największą nadzieją, jaką pokłada się w Hyper-K jest odkrycie rozpadu protonu.
      Na razie rząd Japonii nie wydał oficjalnego oświadczenia w sprawie budowy Hyper-Kamiokande. Jednak japońscy naukowcy mówią, że właśnie zaproponowano poprawkę budżetową, w ramach której przewidziano pierwszą transzę w wysokości 32 milionów dolarów na rozpoczęcie budowy wykrywacza. Poprawka musi jeszcze zostać zatwierdzona przez parlament, co prawdopodobnie nastąpi w przyszłym miesiącu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jesteśmy coraz bliżej odkrycia masy neutrino. Przez długi czas sądzono, że neutrino ma zerową masę spoczynkową, jednak obecnie wiadomo, że jednak posiada masę. Najnowsze badania wykazały, że masa ta jest nie większa niż 1/500 000 masy elektronu. Udało się bowiem wyznaczyć górną granicę masy neutrino. Wynosi ona 1,1 elektronowolta. To dwukrotnie mniej niż dotychczasowa górna granica masy.
      We wszechświecie są miliardy razy więcej neutrino niż atomów. Zatem nawet jeśli masa każdego z nich jest niewielka, to w sumie mogą stanowić znaczną część masy wszechświata, mówi Christian Weinheimer z Uniwersytetu w Munster.
      Międzynarodowy zespół naukowców analizował rozpad trytu. W jego trakcie dochodzi do jednoczesnej emisji elektronu i neutrino. Mierząc energię emitowanych elektronów naukowcy byli w stanie bardziej precyzyjnie niż dotychczas określić masę neutrino. Jesteśmy dumni i szczęśliwi, stwierdza Weinheimer. Brał on udział w pracach międzynarodowej grupy naukowców, którzy stali za eksperymentem Karlsruhe Tritium Neutrino.
      Na potrzeby badań powstał specjalny spektrometr o wysokości 24 metrów. To bardzo, bardzo ekscytujące. To najbardziej precyzyjny pomiar ze wszystkich, cieszy się Melissa Uchida z University of Cambridge. Jej zdaniem istnieje szansa, że w ciągu kilku najbliższych lat poznamy masę neutrino. W końcu będziemy w stanie ułożyć puzzle dotyczące powstania wszechświata, dodaje uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      U zwierząt z peruwiańskiej Amazonii występują duże stężenia ołowiu. Naukowcy nie spodziewali się tego, sądząc, że lasy deszczowe znajdują się z dala od cywilizacji.
      Naukowcy z Uniwersytetu Autonomicznego w Barcelonie i Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya pobrali próbki wątroby 315 zwierząt należących do 18 gatunków. Zostały one upolowane przez Achuarów oraz Indian Yagua i Keczua.
      Badane regiony są bardzo odległe. Można się tam dostać po 4-5 dniach podróży łodzią. Niektóre z nich są jednak zlokalizowane w obrębie obszaru wydobycia ropy.
      Autorzy publikacji z pisma Nature Sustainability podkreślają, że w wątrobach ssaków i ptaków wykryto duże stężenia ołowiu. Niespodziewanie wysokie poziomy Pb (średnia wynosiła 0,49 mg kg−1 mokrej masy) stwarzają zaś zagrożenie dla zdrowia lokalnych populacji, które polegają na polowaniu.
      Naukowcy sądzą, że głównym źródłem ołowiu jest amunicja. Niebagatelną rolę spełnia też skażenie związane z wydobyciem ropy.
      Hiszpanie tłumaczą, że na terenach łowieckich ołów dostaje się do łańcucha pokarmowego. Wg nich, problem występuje także w innych rdzennych społecznościach całego świata, które korzystają z ołowianej amunicji. W połączeniu z postępującą działalnością wydobywczą w tropikalnych lasach deszczowych (złoża ropy i gazu występują na 30% powierzchni lasów deszczowych) oznacza to zagrożenie zdrowotne zarówno dla ludzi, jak i zwierząt. Przed kilkoma laty informowaliśmy, że ołowiana amunicja naraziła na niebezpieczeństwo najdroższy w historii USA program uratowania gatunku.
      Fakt, że u dzikich zwierząt wykryto ołów związany z wydobyciem ropy, sugeruje, że przez tę aktywność do łańcucha troficznego dostają się też zapewne inne toksyczne pierwiastki/związki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Rochester i North Carolina State University jako pierwsi w historii wykorzystali neutrino do przesłania wiadomości. Uczeni wykorzystali znajdujące się w Fermilab urządzenia NuMI (NeUtrino beam at the Main Injector) do wygenerowania 25 impulsów. Przerwy pomiędzy nimi wynosiły około 2 sekundy, a w ramach każdego impulsu wysłano 1013 neutrin.
      Impulsy zostały wysłane do wykrywacza MINERvA, znajdującego się w grocie w odległości około kilometra od NuMI. Neutrina, zanim dotarły do wykrywacza, musiały przejść przez 240 metrów skały.
      W strumieniu neutrin w postaci zer i jedynek zakodowano wyraz „neutrino“. Jego przesłanie trwało około 2,5 godziny. W tym czasie MINERvA pracował z połową mocy, gdyż planowane jego jego wyłączenie, a ponadto wykonywał swoje standardowe zadania.
      Oczywiście zarówno tempo przesyłania danych, jak i wymagany do tego sprzęt - sam wykrywacz MINRvA waży 170 ton - oznaczają, że obecnie neutrino nie można wykorzystać w praktyce. Jednak nie taki był cel eksperymentu. Naukowcy chcieli przetestować krążący od dłuższego czasu pomysł użycia neutrino w celu przekazywania informacji. Neutrino, w przeciwieństwie do wszelkich innych wykorzystywanych medium, ma bowiem tę zaletę, że praktycznie nie istnieją dlań żadne fizyczne przeszkody. Adresat wysłanej za ich pomocą informacji mógłby ją odebrać zarówno na ulicy, jak i na dnie najgłębszej kopalni.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...