Fizyka neutrin dotychczas miała dwa działy: neutrina energetyki jądrowej, oraz neutrina solarne[ uwaga:nie mylić z solą].
Aktualnie,jesteśmy świadkami otwarcia trzeciego działu fizyki neutrin: tomografia neutrinowa planet.
Przypomnienie szkolnej wiedzy o neutrinach może być takie.
Neutrina, to tajemnicze cząstki elementarne powstające w rozpadach jąder atomów, z jednoczesną emisją promieniowania typu β+.Reaktory jądrowe,których jest na Ziemi nie wiadomo ile, są potężnymi źródłami tych neutrin.
Powstają także neutrina przy syntezie termojądrowej pierwiasków lekkich, co ma miejsce [na szczęście] we wnętrzu gwiazd,czyli u nas,w Układzie Słonecznym - we wnętrzu Słońca[neutrina solarne].
Przez 1 cm2 powierzchni Ziemi zwrócony do Słońca , przelatuje ok.60 miliardów neutrin w ciągu sekundy.Ciekawe,skąd wzięto tę lczbę?Prawdopodobnie jest to wynik grubego szacowania liczby reakcji syntezy termojądrowej pierwiastków lekkich we wnętrzu Słońcu, przy wykorzystaniu znajomości masy słońca oraz danych z widma słonecznego.
Masa neutrin jest ok.107razy mniejsza od masy elektronu, nie posiadają ładunku elektrycznego, są fermionami(spin 1/2).
Neutrina oddziaływują z materią jedynie grawitacyjnie i poprzez oddziaływanie słabe.Ich przenikliwość, w związku z tym, jest legendarnie wysoka: przenikają swobodnie przez Ziemię .
Właśnie ukazała się interesująca praca [1] fizyków z Armenii ,której treść otwiera tomografię neutrinową planet.
Interakcje neutrino-materiazależą od gęstości substancji, więc niektóre trajektorie neutrin solarnych przenikające przez Ziemię – tam gdzie gestość materii jest mniejsza- powinny charakteryzować się większą energią neutrin niż inne.
Grupie Ioannisiana udało się teoretycznie obliczyć hipotetyczną funkcję zależności między energią neutrin słonecznych, a gestością substancji , przez którą przechodzą.
Ara Ioannisian z Instytutu Fizyki w Armenii, wraz z kolegami obliczyli tę zależność dla wysokoenergetycznego neutrino, stosując model Ziemi o wnętrzu z ośmiu warstw, w którym gęstość zmienia się gwałtownie przy każdej granicy warstwy. Te linie zmiany gęstości - szczególnie w pobliżu powierzchni Ziemi - mają znaczący wpływ na sygnał nocny neutrin solarnych.
Praca ta [sama w sobie] jest dobrą wizytówką fizyki Ormian,jeśli się zważy w jakiej sytuacji geopolitycznej jest Armenii,bo wpisuje się z powodzeniem w aktualne ożywienie fizyki neutrin.
Mam na myśli potężny projekt amerykańskio nazwie Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).
. Ilustracja: Sandbox Studio / Fermilab
Pomysł DUNE powstał w 2009 roku,a dzisiaj nad realizacją projektu pracuje ponad 950 naukowców i inżynierów z 164 instytucji w 30 krajach [2].
DUNE będzie się składał się z dwóch detektorów neutrin, umieszczonych w wiązce neutrinowej o największej dostępnej w USA mocy. Jeden detektor zarejestruje neutrina tuż przy powierzchni Ziemi,powstające w Laboratorium Akceleratora Fermiego w Batavia w stanie Illinois.
Drugi, znacznie większy detektor[czteropiętrowy o masie 90 ton] zostanie zainstalowany na głębokości 1,5 km pod ziemią, w Laboratorium Badań Podziemnych Sanford w Lead w Południowej Dakocie ,w odległości 1.300 km od pierwszego detektora.
Projekt Dune jest-według znawców problematyki-największym instrumentem badawczym w dziejach nauki i technologii amerykańskiej.O wielkim znaczeniu wiedzy z fizyki neutrin dla przyszłości cywilizacji ludzkiej , mówili [niezależnie od siebie] : Majorana,Pontecorvo i Weyl.
Ettore miał przerażająco katastroficzne wizje epoki , w przypadku gdyby to, co odkrył, stało się znane [jak miał powiedzieć przyjacielowi Enrico Fermiemu]”osobnikom o postaci ludzkiej”,toteż tak dokładnie znikł ,że nigdy nie znaleziono jego ciała..
Bruno ,uciekł ze świata Zachodu do Sowietów i tam część swej wiedzy o neutrino, przekazał panom w szaro-zielonych uniformach, by [jak po jego śmierci dopowiadali bliscy w „wolnym świecie”] przywrócić równowagę strachu.
Hermann natomiast, w ostatnich kilku latach życia [zmarł niespodziewanie w wieku 60 lat ] przestał mówić o neutrinach,co więcej – zainteresował się filozofią,jakby porzucając fizykę.
Neutrino solarne[emitowane przez Słońce] ,dla jednych fizyków istnieje i to nawet w dwóch lub trzech odmianach[które przemieniają się wzajemnie],a dla innych w ogóle nie istnieją.
W fizyce alternatywnej, kursują legendy o magicznych [lub boskich] własnościach neutrin solarnych,z których najłagodniejsza podaje , że neutrina solarne podtrzymują/warunkują istnienie wszystkich reakcji chemicznych na planecie Ziemia.
Dlaczego fizyka amerykańska poświęca 18 lat wściekłej pracy i kolosalnych nakładów finansowych na uruchomienie projektu Dune ,przyznam zakłopotany- nie wiem.
Literatura
[1] A. Ioannisian, A. Smirnov, D. Wyler-Scanning the Earth with solar neutrinos and DUNE, arXiv:1702.06097v2 [hep-ph] ,27.05.2017.Publikacja:Phys. Rev. D 96, 036005 – Published 8 August 2017
[2 ] www.dunescience.org
[3] Construction begins on international mega-science experiment to understand neutrinos, 21 july,2017,www.fnal.gov/
No modern scientist comes close to Einstein's moral as well as scientific stature (John Horgan)
Nowości od blogera
Inne tematy w dziale Technologie
