Dnes budeme hovořit o nejvíce nepolapitelných částicích v přírodě. Máme na mysli neutrina. Jedná se o částice, které poprvé teoreticky popsal ve 30. letech XNUMX. století vědec zaměřený na kvantovou fyziku zvaný Wolfgang Pauli. Je velmi obtížné je detekovat, protože těžko interagují s běžnou hmotou.
Proto se budeme věnovat tomuto článku, abychom vám řekli všechny vlastnosti, důležitost a kuriozity neutrin.
Hlavní charakteristiky
Existuje vysvětlení, proč jsou tyto částice tak obtížně detekovatelné. A je to tím, že jsou to částice, které stěží interagují s běžnou hmotou. Kromě toho mají velmi malou hmotnost a neutrální elektrický náboj, proto jejich jméno. Jsou to částice, které mohou čelit jaderným reakcím a nelze je ovlivnit. Rovněž na ně nemají vliv jiné síly, například elektromagnetické. Jediné způsoby interakce s neutriny jsou gravitační působení a malá slabá jaderná interakce. Není pochyb o tom, že se jedná o docela zvědavé částice, které upoutaly pozornost mnoha vědců zaměřených na kvantovou fyziku.
Aby bylo možné detekovat neutrina, bylo by nutné vyrobit olověný plech o tloušťce jednoho světelného roku, aby bylo zajištěno, že polovina těchto neutrin, která jím prochází, by se mohla srazit a zachytit je. Vědci tvrdí, jak obtížné je zachytit neutrino. Abychom to vysvětlili, vidíme, že každou sekundu projde několik milionů těchto částic naší planetou a námi, aniž by se skutečně srazily. Také se nesrazili s žádným jiným zvláštním, i když někteří z nich ano.
Zachyťte neutrina
Neutrina lze ilustrovat uchýlením se ke kvantové mechanice. Podle těchto principů by bylo nutné postavit olověný plech o rozměrech (9,46 × 1012 km, aby bylo možné zachytit polovinu neutrin, která jím procházejí. Navzdory tomu, jak jsou neutrina dnes nepolapitelná, máme několik observatoří, které jsou schopné je detekovat. Jeden z těchto observatoří je známý jako japonský Super-Kamiokande a je skutečným strojem. Hvězdárna se nachází v Hida, největším ostrově v japonském souostroví.
Super-Kamiokande byl postaven uvnitř dolu hlubokého jednoho kilometru. Tato observatoř má rozměry 40 metrů vysoké a 40 metrů široké. Tento svazek je podobný objemu 15patrové budovy. Musíte jen vidět velikost observatoře, která je nutná k tomu, aby byla v lnu, aby pochopila obtížnost jejich detekce.
Uvnitř observatoře nenajdeme nic víc a nic méně než 50.000 11.000 tun vody s extrémní chudobou, které jsou obklopeny XNUMX XNUMX fotonásobičů. Tyto fotonásobiče jsou jakési senzory, které nám umožňují vidět neutrina při průchodu naší planetou. Není to tak, že byste mohli vidět tato neutrina přímo, ale můžete pozorovat Čerenkovovo záření, které generují při průchodu vodou. Voda je vodivá látka a kapalina považovaná za univerzální rozpouštědlo. Díky vlastnostem vody vidíme záření, které neutrina vydávají, když jím procházejí.
Neutrinové kuriozity
Nejzajímavější na této novince je, že vědci pracují uvnitř této hvězdárny a učinili několik objevů. Jedním z těchto objevů je, že při použití méně vody a méně čisté vody můžete pozorovat neutrina, která se opakovala na větší vzdálenost. To znamená, Tato neutrina, která lze v tomto typu vody pozorovat, pocházejí ze starší supernovy.
Nečistotou, která se přidává do vody, aby bylo možné vizualizovat tato neutrina, je gadolinium. Jedná se o chemický prvek patřící do skupiny vzácných zemin, který má vliv na začlenění do vody. Tento efekt drasticky zvyšuje citlivost detektoru, aby bylo možné vizualizovat průchod neutrin. Vědci pracující v této observatoři přidali do vody vysoké čistoty 13 tun sloučeniny vytvořené gadoliniem. Díky tomu je celková koncentrace tohoto prvku v obecném řešení 0.01%. Tato koncentrace je nutná, aby bylo možné zesílit signál slabších neutrin a dokázat je tak pozorovat.
Význam
Můžete si myslet, že proč vědci dělají všechno toto úsilí, aby studovali konkrétnější zájem. A je to tak, že i když tomu nevěříme, jsou základním nástrojem, který nám může poskytnout velké množství informací o supernovách. Supernova jsou prudké výbuchy, ke kterým dochází u hvězd, které již nejsou schopny odolat tlaku v důsledku degenerace elektronů. Tato znalost je nezbytná k tomu, abychom věděli více o struktuře vesmíru.
Neutrina se pohybují velkou rychlostí velmi blízkou rychlosti světla. Víme, že žádné těleso, které má hmotu, se nemůže pohybovat rychlostí světla. To tedy naznačuje, že neutrina mají hmotnost. Díky tomu lze vysvětlit řadu reakcí elementárních částic. Význam vhodnějších neutrin je obrovský. To znamená, že neutrina, která mají hmotnost, se nehodí do standardního modelu částic, o nichž se pojednává v teoretické fyzice. Klasický model kvantové fyziky je zastaralý a je třeba provést určité změny.
Skutečnost, že neutrina mají hmotnost, vysvětluje mnoho věcí. Je třeba mít na paměti, že model kvantové fyziky má mezi 14 a 20 libovolnými parametry a pro současnou vědu není tak účinným modelem. Jak vidíte, neutrina mají ve světě kvantové fyziky a znalostí vesmíru velký význam.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o tom, co jsou neutrina, jejich vlastnosti a význam pro svět vědy a astronomie.