Неутрини су можда најцењеније честице које човечанство познаје. Физичар, паметни момак и паметни алецк Волфганг Паули први је пут предложио њихово постојање 1930. године као нестали комад слагалице - одређене нуклеарне реакције су се одвијале више него што су изашле. Паули је закључио да мора бити укључено нешто ситно и невидљиво - отуда и неутрино, што је италијански језик за "мало неутралног".
У деценијама од тог првобитног предлога, сазнали смо и волели - али не у потпуности разумјели - те мале неутралне момке. Имају мало масе, али нисмо сигурни колико. И они могу прелазити из једне врсте неутрина (која се назива „окус“, јер зашто не?) У другу, али нисмо сигурни како.
Кад год физичари нешто не разумеју, заиста се узбуђују, јер, по дефиницији, одговор на загонетку мора се налазити изван познате физике. Дакле, мистерија неутринске масе и мешања може нам дати трагове за такве мистерије као најранији тренуци Великог праска.
Један мали проблем: маленост. Неутрини су ситни и једва да икад разговарају са нормалном материјом. Трилијуни по билионима тренутно пролазе кроз ваше тело. Да ли их примећујете? Не, не знате. Да бисмо се заиста укопали у неутрино својства, морамо ићи на велико, а ускоро се појављују три нова неутрино експеримента на мрежи која ће нам помоћи да решимо ствари. Надамо се.
Истражимо:
ДУНЕ
Можда сте чули узбуђење због ремакеа класичног научно-фантастичног романа "Дуне". Није то. Уместо тога, овај ДУНЕ представља „Експеримент дубоког подземног неутрина“, који се састоји од два дела. Први део ће бити у Фермилабу, у Илиноису, и укључиваће џиновски неутрални пиштољ злог генија који ће протоне убрзати до брзине светлости, разбити их у ствари и гађати трилијут неутрина у секунди ван пословног краја.
Одатле ће неутринови путовати правоцртном линијом (јер то је све што знају како учинити) док не наиђу на други део, око 1.300 километара далеко, у подземни истраживачки центар Санфорд у Јужној Дакоти. Зашто под земљом? Због тога што неутрини путују у правој линији (опет, нема избора), али је Земља закривљена, па детектор мора седети око миљу (1.6 км) испод површине. А тај детектор је око 40.000 тона (36.000 тона) течног аргона.
Хипер-Камиоканде
Претходник хипер-Камиоканде ("Хипер-К" ако желите да будете цоол на физичким забавама) био је прикладно назван Супер-Камиоканде ("Супер-К" из истих разлога), смештен близу Хида , Јапан. Прилично је једноставно постављање за оба инструмента: џиновски резервоар ултрачисте воде окружен фотомултипликатором, који појачавају веома слабе светлосне сигнале.
Сваки пут у изузетно ретком тренутку, неутрино удари у молекулу воде, проузрокујући да се електрон или позитрони (партнер антиматерије, електрона) беже брже од брзине светлости у води. То изазива бљесак плавкастог свјетла званог Черенков зрачење, а ту свјетлост прихватају цијеви фотомултипликатора. Проучите блиц, разумејте неутрино.
Супер-К је направио супер историју 1998. године када је пружио прве чврсте доказе да неутрини мењају укус док лете на основу опажања неутрина произведених у дубинама паклених језгара. Откриће је физичару Такааки Кајиту припало Нобелову награду и Супер-К њежном лупкањем по епрувети за фотомултипликаторе.
Хипер-К је као Супер-К, али већи. Капацитет воде од 264 милиона галона (1 милијарда литара) има 20 пута већу количину сакупљања Супер-К, што значи да потенцијално може да сакупи 20 пута већи број неутрина у исто време када Супер-К може. Хипер-К ће тражити неутрине произведене природним, органским реакцијама, попут фузије и супернова, широм универзума, почевши од око 2025. Ко зна? Могло би некоме добити и Нобелову награду.
ПИНГУ
Нисам баш сигуран зашто физичари бирају кратице које раде за џиновске експерименте науке. У овом случају, Пингу је име европског анимираног пингвина који има разне несреће и учи важне животне лекције на јужном континенту. Такође се залаже за "Прецисион ИцеЦубе Нект Генератион Упграде" (ПИНГУ).
ИцеЦубе део ове акронимом односи се на највећи, најгори неутрино експеримент на свету. Базиран на Јужном полу, експеримент се састоји од низа детектора потонутих дубоко у поларну ледену плоху који ће користити кристалну јасноћу тог леда да би урадили исту ствар као Супер- и Хипер-К у Јапану: детектују Черенкову зрачење произведено неутриновима који пролазе кроз лед. Експеримент је заиста започео пре неколико година, али научници који га изводе већ сврбе због надоградње.
Ево зашто. ИцеЦубе је можда велик, али то не значи да је у свему најбоље. Има слепо место: због огромне величине (цео кубни километар леда), тешко је видети неутринове ниске енергије; једноставно не праве довољно пукотине и физмисте да их детектори ИцеЦубеа виде.
Уђите у ПИНГУ: гомилу додатних детектора, распоређених у близини центра ИцеЦубе-а, специјално дизајнираних за хватање неутрина ниже енергије који ударају на Земљу.
Када то (надамо се) дође на мрежу, ПИНГУ ће се придружити армији инструмената и детектора широм света који покушавају ухватити што више тих збуњујућих скоро пашта и открити њихове тајне.
