Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Среда, 22.11.2017, 15:12

Вселенная Сегодня » 2016 » Ноябрь » 13 » Детектор с возможностью оповещения в реальном времени ожидает нейтрино от сверхновых

13.11.2016
Детектор с возможностью оповещения в реальном времени ожидает нейтрино от сверхновых
Автор: Matt Williams

Супер-Камиоканде, нейтринный детектор в Японии, вмещает 50 000 тонн сверхчистой воды в окружении световых трубок. Предоставлено: Обсерватория Супер-Камиоканде.

У горы Икено, Япония, в старой шахте, глубина которой 1 км, находится Обсерватория Супер-Камиоканде. С 1996 года, когда она начала проводить наблюдения, исследователи использовали черенковский детектор для поиска признаков протонного распада и нейтрино в нашей галактике. Это не простая задача, поскольку нейтрино очень трудно обнаружить.


Но благодаря новой компьютерной системе, которая сможет следить за нейтрино в режиме реального времени, исследователи в Обсерватории Супер-Камиоканде смогут изучать эти таинственные частицы более плотно в ближайшее время. Поступая таким образом, они надеются понять, как образовались звёзды, и, в конечном счёте, коллапсировали в чёрные дыры, и взглянуть на то, как в ранней Вселенной появилась материя.

Нейтрино являются одними из фундаментальных частиц, которые образуют Вселенную. По сравнению с другими фундаментальными частицами, они имеют очень маленькую массу, не имеют заряда и взаимодействуют с другими типами частиц только через слабую ядерную силу и гравитацию. Они создаются различными способами, прежде всего за счёт радиоактивного распада, термоядерных реакций и в сверхновых.

Хронология Большого Взрыва, выпустившего нейтрино, которые можно обнаружить и в наши дни. Предоставлено: NASA / JPL-Caltech / A. Kashlinsky (GSFC).

В соотвествии со стандартной моделью Большого Взрыва, нейтрино, оставшиеся от создания Вселенной, являются самыми распространёнными частицами. В любой момент триллионы этих частиц, по мнению учёных, пролетают около нас и через нас. Но из-за того, как они взаимодействуют с материей (то есть слабо), их чрезвычайно трудно обнаружить.

По этой причине нейтринные обсерватории строят глубоко под землёй, чтобы избежать интерференции от космических лучей. Они также полагаются на черенкование детекторы, которые по существу являются массивными водными резервуарами с тысячами датчиков, выстилающих стены резервуаров. Это попытки обнаружить частицы, когда те замедляются до местной скорости света (то есть скорости света в воде), что подтверждается наличием свечения, которое называется черенковским излучением.

Детектор в Обсерватории Супер-Камиоканде в настоящее время является крупнейшим в мире. Он состоит из цилиндрического бака из нержавеющей стали, который имеет размеры 41,4 м в высоту и 29,3 м в диаметре, и содержит 45 000 тонн сверхчистой воды. Внутри резервуара установлены 11 146 фотоэлектронных умножителей, которые обнаруживают свет в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра с высокой чувствительностью.

В течение многих лет исследователи в Обсерватории Супер-Камиоканде использовали это помещение для изучения солнечных нейтрино, атмосферных нейтрино и техногенных нейтрино. Однако те нейтрино, что были созданы в сверхновых очень сложно обнаружить, так как они появляются внезапно, и их трудно отличить от других видов нейтрино. Тем не менее, с недавно установленной компьютерной системой исследователи из Супер-Камиоканде надеются, что всё изменится.

Черенковское излучение светится в ядре Усовершенствованного Тестового Реактора в Национальной Лаборатории Айдахо. Предоставлено: Wikipedia Commons/Argonne National Laboratory.

Как объяснил Луис Лабарга, физик в Мадридском Автономном Университете в Испании и член коллаборации:

"Взрывы сверхновых - одни из самых энергичных явлений во Вселенной, и большая часть этой энергии выпускается в форме нейтрино. Вот почему обнаружение и анализ нейтрино, испускаемых в этих случаях, отличающихся от солнечных нейтрино или нейтрино из других источников, что очень важно для понимания механизмов формирования нейтронных звёзд - типа звёздных остатков - и чёрных дыр".

В принципе, новая компьютерная система спроектирована для анализа данных событий, записываемых в глубинах обсерватории в реальном времени. Если обнаружатся аномально большие потоки нейтрино, система быстро предупредит учёных в центре управления. Тогда они смогут оценить значение сигнала в пределах минуты и посмотреть, на самом ли деле он пришёл от соседней сверхновой.

"Во время взрывов сверхновых в крайне малый промежуток времени (несколько секунд) генерируется огромное количество нейтрино, и вот почему нам необходимо быть готовыми", добавил Лабарга. "Это позволит нам исследовать фундаментальные свойства этих удивительных частиц, такие как их взаимодействие, иерархия и абсолютная величина их массы, их период полураспада, и, конечно, другие свойства, которые мы всё ещё не можем даже представить".

Нейтринная обсерватория Супер-Камиоканде расположена под землёй на глубине 1 км в шахте около японского города Камиока. Предоставлено: Kamioka Observatory/ICRR/University of Toky.

Не менее важным является тот факт, что эта система подарит Обсерватории Супер-Камиоканде возможность выдавать ранние предупреждения в исследовательские центры по всему миру. Наземные обсерватории, где астрономы хотят посмотреть на создание космических нейтрино при вспышке сверхновой, смогут направить все свои оптические приборы на источник заранее (поскольку электромагнитному сигналу потребуется больше времени, чтобы прибыть к Земле).

Благодаря этой совместной работе, астрофизики смогут лучше понять некоторые из наиболее неуловимых нейтрино. Ощущение того, как эти фундаментальные частицы взаимодействуют с другими, может сделать нас на один шаг ближе к Теории Великого Объединения - одной из основных целей Обсерватории Супер-Камиоканде.


Название прочитанной вами статьи "Детектор с возможностью оповещения в реальном времени ожидает нейтрино от сверхновых".

Похожие статьи:
Категория: События | Просмотров: 714 | Теги: физика, Нейтрино, Космология | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]