Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Нейтрино

В России создан самый большой нейтринный телескоп. Что это и для чего он нужен?

15.03.2021 18:07:21 | Автор: admin

Оптический модуль телескопа Baikal-GVD

На озере Байкал заработал телескоп Baikal-GVD для улавливания нейтрино. Так называются частицы, которые образуются в ходе ядерных реакций и обладают способностью проникать даже через самые сложные объекты. Например, нейтрино может пройти через слой жидкого водорода толщиной в тысячу световых лет. Эти частицы доходят до Земли из разных уголков Вселенной и могут рассказать многое о строении и возникновении космоса. Однако, этих частиц очень мало и чтобы их выловить ученые используют толстый слой льда, причем очень большой площади. Создавать и содержать огромный бассейн специально для работы телескопа очень дорого, поэтому ученые используют естественные водоемы. Рассказываем, как работает телескоп Baikal-GVD и для чего он нужен. Как всегда только самое важное, что нужно знать.

Из чего состоит телескоп Baikal-GVD?

Строительство телескопа Baikal-GVD началось в 2015 году и на это потребовалось 2,5 миллиарда рублей. Устройство состоит из совокупности глубоководных станций и прикрепленных ко дну байкала стальных тросов. Станции, именуемые как вертикальные гирлянды, удерживаются на глубине около 20 метров при помощи специальных поплавков. К тросу, на расстоянии 15 метров друг от друга, подвешены 36 оптических модулей. Также в состав телескопа входят четыре электронных модуля для питания электричеством, сбора данных, управления телескопом и выполнения других задач. Вдобавок ко всему, есть несколько так называемых гидроакустических модулей, которые нужны для удерживания оптических модулей в нужном положении. Станции объединены в группы, которые соединены с Береговым центром.

Конструкция оптического модуля

Интересный факт: так как для работы телескопа очень важен лед, работать он сможет только зимой.

Как работает нейтринный телескоп?

Но главными элементами телескопа являются не оптические модули, а лед на поверхности Байкала. Аппарат улавливает частицы нейтрино, которые прилетают с обратной стороны Земли. Частицы пролетают через всю мантию, ядро и другие слои планеты. В один момент из них рождается следующая частица разряженный мезон. Если зарождение происходит во льду, оно испускает излучение, которое и могут уловить ученые. Как можно понять, это происходит крайне редко и поймать их очень сложно. Но у Байкала очень большая площадь и вероятность улова многократно увеличивается.

Коротко о том, как работает Baikal-GVD

Это далеко не первый нейтринный телескоп в мире самый большой расположен на территории Антарктиды и называется IceCube. Долгое время он был единственным, кто может не только улавливать частицы, но и определять координаты их появления. Точность распознавания источника нейтрино в телескопе IceCube составляет 10-15 градусов. Но толщина льда Байкала позволяет увеличить точность до 4 градусов. К тому же, на Байкале нет светящихся микроорганизмов и сильных волнений воды, что еще больше способствует получению более точных данных.

Нейтринный телескоп IceCube

Телескопы IceCube и Baikal-GVD будут смотреть на разные части неба и тем самым дополнять друг друга. Байкальский телескоп будет ловить нейтрино, пронизывающие Землю с Южного полюса и выходящие в Северном полушарии. А телескоп в Антарктиде фиксирует частицы, пронизывающие планеты с Севера и выходящие на Юге. Благодаря совместной работе телескопов, ученые смогут наблюдать сразу за большим количеством небесных объектов. Из Байкала будет видна Большая Медведица, а из Антарктиды Магеллановы Облака.

Читайте также: Как работают детекторы нейтрино?

Зачем нужно изучать нейтрино?

Ученые уверены, что нейтрино могут прилететь из недр рождающихся и умирающих галактик и нести с собой информацию о процессах, которые происходят во Вселенной. Есть надежда, что изучение этих частиц поможет узнать больше об эволюции галактик и других космических объектов. Также российские ученые надеются, что благодаря нейтрино им удастся следить за темпом термоядерных процессов, происходящих в недрах Солнца. Однако, ожидать быстрых результатов точно не стоит. Опыт использования других подобных телескопов показывает, что на обнаружение частиц могут уйти годы.

Нейтрино могут раскрыть тайны Вселенной

Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!

Другие нейтринные телескопы также расположены на территории Средиземного моря, Китая и Японии. Впервые же частицы нейтрино были выловлены в 1970-е годы, при помощи телескопа в толще кавказской горы Андырчи. Однако, чтобы обнаруживать частицы нейтрино с большей точностью, была необходима более чистая вода. Именно из-за этого в 1990 году и было принято решение создать телескоп на Байкале. Тогда это была первая версия, но теперь заработала более совершенная.

Подробнее..

Ученые приблизились к пониманию того, почему существует Вселенная

25.04.2020 20:06:40 | Автор: admin

Когда Вселенная родилась, около 14 миллиардов лет назад, она создала материю и антиматерию, которые уничтожают друг друга при встрече. Частицы антиматерии той же массы, что и частицы материи, но их электрические заряды противоположные. Самый известный пример это электрон (обычная отрицательно заряженная частица) и позитрон (положительно заряженная частица). Но если в самом начале существовали материя и антиматерия, то почему потом осталась только материя? Этот вопрос одна из определяющих загадок физики. На протяжении десятилетий теоретики придумывали потенциальные решения, большинство из которых предполагали существование во Вселенной дополнительных, неизвестных частиц. Но каким бы ни был окончательный ответ, ученые считают, что сделали шаг к окончательному пониманию одной из величайших тайн Вселенной: почему она вообще существует.

Физики из Японии обнаружили призрачные частицы, которые могут нарушать симметрию материи и антиматерии во Вселенной.

Война материи и антиматерии

Группа ученых из Японии опубликовала исследование в журнале Nature об обнаружении фундаментальных частиц, которые могут отвечать за неравномерное распределение материи и антиматерии во Вселенной. Согласитесь, было бы логично предположить, что если бы при рождении Вселенной появилось одинаковое количество частиц и античастиц, то они бы просто уничтожили друг друга. В таком случае нас с вами и космоса как такового не существовало бы. Но мы существуем, а значит, этого не произошло.

Как полагают авторы исследования, существование Вселенной оказалось возможным потому, что вещество немного превысило количество антивещества. Грубо говоря, всего одна частица на миллиард пар частица-античастица изменила все. Это нарушение симметрии между материей и антиматерией называется барионной асимметрией. Благодаря огромному протонному ускорителю и 9 годам изучения данных о проведенных экспериментах, ученые смогли раскрыть самое убедительное на сегодня доказательство того, что причиной асимметрии стало поведение нейтрино субатомных частиц, огромный выброс которых произошел во время Большого взрыва. Когда нейтрино в конце концов распались, то согласно этой теории образовали больше побочных продуктов материи, чем антиматерии.

Причина, по которой во Вселенной больше материи чем антиматерии интересует ученых почти 100 лет

Чтобы всегда оставаться в курсе последних научных открытий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram

Все дело в том, что нейтрино намного легче кварков и проходят сквозь космос практически не останавливаясь для взаимодействия с чем-либо вообще. Но так как существуют материя и антиматерия, существуют как обычные нейтрино, о которых мы знаем, так и чрезвычайно тяжелые нейтрино. Эти частицы настолько гигантские, что могли быть созданы только из огромных энергий и температур, присутствующих сразу после Большого Взрыва, когда Вселенная была очень горячей и плотной.

Неизбежный распад этих частиц на более мелкие и более стабильные виды, мог привести к чуть большему количеству материи, чем побочные продукты антиматерии, что и привело бы к существующему устройству нашей Вселенной, пишет Scientific American.

Хотите узнать какие еще тайны скрывает в себе наша Вселенная? Подписывайтесь на наш канал в Google News чтобы не пропустить ничего интересного!

Эксперимент Tokai to Kamioka

Результаты эксперимента под названием Tokai to Kamioka (T2K) показали, что существует 95% вероятность того, что нейтрино распадаются на неравномерную долю материи и антиматерии.

Важно отметить, что подавляющее большинство частиц нейтрино или антинейтрино проносятся сквозь землю, словно нашей планеты не существует. Кстати, именно за эту способность нейтрино и называют призрачными частицами.

В ходе эксперимента ученые наблюдали нейтрино, когда те проносились 295 километров под землей и меняли свой сорт это своеобразная способность нейтрино, называемая нейтринной осцилляцией. Подземный детектор в лаборатории города Камиока в Японии представляет собой резервуар, заполненный 55 000 тоннами чистой воды. Когда нейтрино взаимодействует с нейтроном в резервуаре, в результате может родиться мюон (неустойчивые элементарные частицы с отрицательным электрическим зарядом) или электрон. Именно этот переход мюонных нейтрино и мюонных антинейтрино в их зеркальные формы электронные нейтрино и электронные антинейтрино интересовал ученых. Подробнее о том, что такое мюоны и какими еще способами ученые ищут нейтрино, читайте в нашем материале.

Полностью частицы нейтрино человечество пока не может изучить

Однако для точного измерения того, насколько сильно отличаются нейтрино и антинейтрино, потребуются дополнительные данные и, возможно, будущие эксперименты. Важно понимать, что полностью решить проблему космической антиматерии ученые не смогут. Дело в том, что для решения этого фундаментального вопроса необходимо еще одно требование: нейтрино и антинейтрино должны быть одним и тем же веществом. Но как такое возможно?

Считается, что материя и антиматерия идентичны, за исключением обратного электрического заряда. Нейтрино, не имея заряда, могут быть и тем и другим одновременно.

Если такая возможность действительно существует, то она может объяснить, почему нейтрино так легки меньше одной шестимиллионной массы электрона. А если нейтрино и антинейтрино это одно и то же, то они могут получить массу не за счет взаимодействия с полем Хиггса (которое связано с бозоном Хиггса), как это делает большинство частиц, а за счет нейтринной осцилляции. Это своего рода качели, которые позволяют призрачным частицам меняться когда одна поднимается, другая опускается, и так далее. Однако полученные исследователями данные все еще нужно перепроверить. К тому же пока не известно, насколько они соответствуют наблюдаемому расхождению количества частиц и античастиц. И все же, невозможно не испытывать трепет, постепенно разгадывая тайны Вселенной. Согласны?

Исследователи обслуживают массивный детектор Super Kamiokande с надувных лодок.

Подробнее..

Может ли история с параллельной Вселенной от NASA быть ошибкой?

26.05.2020 18:17:38 | Автор: admin

Недавно мы рассказывали об удивительном открытии исследователей из NASA о том, что им, возможно, удалось обнаружить параллельную вселенную, в которой время идет вспять. На самом деле заголовки мировых СМИ пестрели новостями о необычном открытии ученых, однако эти заголовки сильно преувеличивают истину. Правда гораздо менее захватывающая: исследователи обнаружили свидетельства существования фундаментальных частиц, которые бросают вызов нашему пониманию физики. Однако чтобы знать наверняка так ли это, необходимы дополнительные исследования. Таким образом, идея о существовании необычной параллельной вселенной лишь одна из многих, так как в ее пользу нет никаких убедительных доказательств. Рассказываем, что это могут быть за частицы.

Нейтрино высокоэнергетические неуловимые частицы с нейтральным зарядом и полуцелым спином, которые взаимодействуют слабо и гравитационно. Результаты исследований показали, что нейтрино вырываются из под Земли.

Нейтрино свидетельство существования параллельной Вселенной?

Великое множество статей, которыми переполнен интернет и на которую мы ссылались в нашей предыдущей статье, по-видимому, также основаны на публикации в New Scientist, с тем самым громким заголовком о возможном обнаружении параллельной вселенной. Статья прекрасно написана и заставляет задуматься о результатах исследований космических лучей, проведенных в Антарктиде.

Напомню, что в оригинальной статье журналист New Scientist взял интервью у исследователя по имени Питер Горэм, который работает в NASA. Результаты шестилетней работы миссии Anita опубликованы в журнале Physics. В ходе работы ученые наблюдали за воздушным шаром, оснащенным набором антенн, которые сканировали более миллиона квадратных километров замерзшего ландшафта Антарктиды в поисках признаков высокоэнергетических частиц, прибывающих из космоса. После первого полета исследователи не обнаружили ничего, кроме фонового шума. Через год раз ситуация повторилась.

Еще больше увлекательных статей о том, почему наша Вселенная такая странная, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен.

Чтобы еще раз проверить полученные данные, во время третьего запуска ученые повторно изучили записанные в прошлый раз сигналы, особенно шум. Впоследствии оказалось, что один из сигналов это сигнатура высокоэнергетической частицы нейтрино.

Кадр из фильма «Мстители: финал»

Вам будет интересно: Существуют ли параллельные вселенные? Десять фактов за

Какие еще существуют объяснения?

Полученные данные, как пишет Forbes, обнаружили свидетельства того, что высокоэнергетические частицы призрачные нейтрино поднимаются с поверхности Земли без какого-либо источника еще в 2016 году, второй раз это произошло в 2018 году. Единого объяснения этому пока что нет. Вот почему в недавнем прессрелизе, сопровождавшем исследовательскую работу на эту тему, говорилось: «необходимо рассмотреть другие объяснения аномальных сигналов. Возможно, стоит обратить внимание на «экзотическую физику» ту самую теорию о параллельной Вселенной». Но какие еще объяснения странному поведению нейтрино существуют?

Вероятно, вы удивитесь, но полученные результаты могут оказаться обыкновенной ошибкой. Важно понимать, что наука не непогрешима, наоборот, она именно так и работает одни ученые ищут доказательства, другие пытаются их опровергнуть. Пожалуй, лучше всего это иллюстрирует история, которая приключилась в 2019 году и о которой мы тоже вам рассказывали. Речь идет об обнаружении черной дырой, которой не должно существовать и которой, как впоследствии оказалось и правда не существует. Но какая интрига, согласитесь!

Когда были получены данные Anita, основными гипотезами были астрофизическое объяснение (например, нейтрино) и систематическая ошибка, а также физика за пределами Стандартной модели.

Наша Вселенная полна загадок. Жаль, что человеческая жизнь коротка и всех тайн мироздания нам не суждено узнать

Ошибки возможны всегда, особенное когда в исследовании происходит что-то неожиданное. Так или иначе, ученые намерены провести еще больше экспериментов, прежде чем получить окончательные данные. По мнению ведущего автора научной работы, хотя это было захватывающее время для физиков, пытающихся объяснить эти события, похоже, придется подождать следующего поколения экспериментов.

Что точно известно?

Эксперимент NASA в Антарктиде выявил доказательства существования призрачных частиц, которые бросают вызов нашему нынешнему пониманию физики. Но вполне возможно, что эти выводы являются результатом ошибки. И все же, справедливости ради отмечу, что некоторые специалисты всерьез рассматривают версию с параллельной Вселенной. А как вы думаете, что означают полученные результаты ошибку или же ученые обнаружили источник нейтрино? Поделитесь ответом в комментариях к этой статье и присоединяйтесь к участникам нашего Telegram-чата у нас не бывает скучно!

Не исключено, что наша Вселенная одна из великого множества параллельных вселенных

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, umnikizdes.ru