「邪悪な天才」ニュートリノ銃が宇宙で最も小さな粒子をついに明らかにする

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ニュートリノはおそらく人類に知られている最も過小評価されている粒子でしょう。物理学者、賢い男、そして賢いアレックのヴォルフガングパウリは、1930年に不足しているパズルのピースとして彼らの存在を最初に提案しました。パウリは、小さくて見えない何かが関与しなければならなかったと推論しました-したがって、ニュートリノは、「少し中立なもの」のイタリア語のようなものです。

その最初の提案から数十年で、私たちはそれらの小さな中立のフェラを知り、愛するようになりましたが、完全には理解していません。それらは少し質量がありますが、どれほどかはわかりません。そして、それらはある種のニュートリノ(「フレーバー」と呼ばれるのはなぜですか?)から別のニュートリノに変形する可能性がありますが、その方法はわかりません。

物理学者が何かを理解しないときはいつでも、彼らは本当に興奮します。なぜなら、定義によって、謎への答えは既知の物理学の外になければならないからです。したがって、ニュートリノの質量と混合の謎は、ビッグバンの初期の瞬間などの謎に手掛かりを与えるかもしれません。

小さな問題の1つ:小ささ。ニュートリノは小さいので、通常の問題とほとんど話しません。何兆もの兆があなたの体を今通り抜けています。あなたはそれらに気づきますか?いいえ、必要ありません。ニュートリノの性質を本当に掘り下げるには、大きくする必要があり、3つの新しいニュートリノ実験がまもなくオンラインになり、物事を処理できるようになります。望みでは。

探索してみましょう:

砂丘

古典的なSF小説「デューン」のリメイクについての興奮を聞いたことがあるかもしれません。これじゃない。代わりに、このDUNEは「深部地下ニュートリノ実験」の略で、2つの部分で構成されています。パート1はイリノイ州のフェルミラボで行われ、巨大な邪悪な天才スタイルのニュートリノ銃が含まれます。これは陽子を光速近くまで加速し、それらを破壊して1秒あたり数兆のニュートリノをビジネスエンドから放出します。

そこからニュートリノは、サウスダコタのサンフォード地下研究施設で約800マイル(1,300 km)離れたパート2に到達するまで、直線で移動します(これが方法を知っているためです)。なぜ地下?ニュートリノは直進しますが(これも選択の余地はありません)、地球は湾曲しているため、検出器は地表から1マイル(1.6 km)ほど下に位置する必要があります。そして、その検出器は約40,000トン(36,000メートルトン)の液体アルゴンです。

ハイパーカミオカンデ

間もなく登場するハイパーカミオカンデ(物理学のパーティーでクールになりたい場合は「ハイパーK」)の前身は、飛騨の近くにあるスーパーカミオカンデ(同じ理由で「スーパーK」)という適切な名前でした。 、 日本。どちらの機器も非常に単純な設定です。非常に微弱な光信号を増幅する光電子増倍管に囲まれた超純水の巨大なタンクです。

非常にまれに、ニュートリノが水分子に当たり、電子または陽電子(電子の反物質パートナー)が水中の光の速度よりも速くスクートします。これはチェレンコフ放射と呼ばれる青みがかった光のフラッシュを引き起こし、その光は光電子増倍管によってピックアップされます。フラッシュを研究し、ニュートリノを理解します。

Super-Kは、1998年に超歴史を作り、太陽の核の深部で生成されたニュートリノの観測に基づいて、ニュートリノが飛行中に味を変えるという最初の確固たる証拠を提供しました。発見は、物理学者の梶田貴明氏をノーベル賞、Super-Kを光電子増倍管の愛情のこもったパットにした。

Hyper-KはSuper-Kに似ていますが、より大きくなっています。容量は2億6400万ガロン(10億リットル)で、Super-Kの20倍の収集容量があります。つまり、Super-Kが収集できるのと同じ時間に20倍の数のニュートリノを収集できる可能性があります。 Hyper-Kは、2025年頃から、核融合や超新星など、自然界の有機反応によって生成されたニュートリノを、宇宙全体で探します。ノーベル賞も受賞するかもしれません。

ピングー

なぜ物理学者が巨大な科学実験のために彼らがする頭字語を選ぶのか正確にはわかりません。この場合、Pinguはヨーロッパのアニメーションペンギンの名前です。このペンギンは、さまざまな冒険を経験し、南大陸で重要な人生の教訓を学んでいます。 「Precision IceCube Next Generation Upgrade」(PINGU)の略でもあります。

その頭字語のIceCubeの部分は、世界で最大かつ最悪のニュートリノ実験を指します。南極を拠点とするこの実験は、極氷床に深く沈み込んだ一連の検出器で構成されており、氷の結晶の透明度を利用して、日本でスーパーKやハイパーKが行うのと同じことを行います。チェレンコフ放射を検出します。ニュートリノが氷の中で凍るようにして生成される実験はほんの数年前に実際に行われましたが、それを実行した科学者たちはすでにアップグレードにむずむずしています。

これが理由です。 IceCubeは大きいかもしれませんが、それがすべてにおいて最高であるという意味ではありません。盲点があります:その巨大なサイズ(全体が1立方キロメートルの氷)のため、低エネルギーのニュートリノを見るのは困難です。それらは単に、IceCubeの検出器で見るのに十分なポップとフィズルを作りません。

PINGUを入力してください。IceCubeの中心近くに配置された、地球に衝突する低エネルギーニュートリノを捕らえるために特別に設計された追加の検出器の束。

それが(うまくいけば)オンラインになると、PINGUは、これらの幽霊のようなほとんど何もないものをできるだけ多くキャッチして秘密を解こうとする世界中の機器と検出器の軍隊に加わります。

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