Каждую секунду через ваше тело пролетают триллионы этих частиц: Китай сделал шаг к их разгадке

Первые научные результаты работы уникального подземного детектора опубликовал научный журнал Nature. Полученные данные подтверждают исключительную чувствительность оборудования и открывают новую эпоху в исследовании микромира.

Смотрите также В глубоком космосе обнаружили вещество, связанное с возникновением жизни на Земле

Почему ученые ищут частицы,, которые почти невозможно заметить?

Данные, полученные специалистами обсерватории JUNO, открывают новую страницу в исследовании микромира. Ученые смогли получить одни из самых точных на сегодняшний день измерений того,, как нейтрино меняют свои типы,, или «ароматы»,, во время движения через космическое пространство.

Нейтрино – это чрезвычайно крошечные космические частицы, которые возникли еще во время Большого взрыва. Они настолько малы, что триллионами каждую секунду пролетают сквозь наши тела и всю планету абсолютно незаметно и без вреда, поскольку практически не имеют массы и не взаимодействуют с материей.

Именно из-за этой неуловимости ученые называют их «призрачными частицами». Они существуют в трех различных типах (физики называют их «ароматами»), и во время полета в космосе нейтрино постоянно превращаются из одного типа в другой.

Как устроен гигантский подземный детектор JUNO?

Сферический детектор JUNO расположен на глубине 700 метров под землей в китайской провинции Гуандун, вблизи города Кайпин. Такое глубокое расположение необходимо, чтобы защитить чувствительное оборудование от космического излучения, которое постоянно бомбардирует поверхность планеты. По своим параметрам JUNO является крупнейшим и самым чувствительным жидкостным сцинтилляционным детектором в мире.

Сердце обсерватории – — это гигантская прозрачная акриловая сфера диаметром 35 метров,, заполненная 20 тысячами тонн жидкого сцинтиллятора. Это вещество вспыхивает крошечным мерцанием в ответ на взаимодействие с нейтрино. Сферу окружают десятки тысяч сверхчувствительных фотодетекторов (фотоумножителей), которые способны зарегистрировать даже отдельные фотоны света.

Детектор исследует антинейтрино – загадочные двойники нейтрино с противоположными свойствами, которые образуются в результате ядерных реакций внутри двух соседних атомных электростанций – Янцзян и Тайшань. Когда эти антинейтрино сталкиваются с частицами внутри детектора,, они создают вспышку света,, которую и фиксируют приборы.

Смотрите также Космический бунтарь: в далёком космосе обнаружили чёрную дыру,, возникшую раньше её галактики

Какие научные задачи стоят перед обсерваторией?

Главная загадка, которую пытаются разгадать исследователи с помощью JUNO, заключается в том,, сколько весит каждый «аромат» нейтрино. На данный момент известно,, что два типа имеют схожую массу,, а третий существенно отличается. Однако ученые до сих пор не знают, являются ли два типа тяжелыми, а третий легким, или наоборот. Первые результаты работы обсерватории доказывают, что ее оборудование способно уловить даже малейшие колебания масс и типов этих частиц.

Кроме того, спектр научных задач обсерватории значительно шире. Она будет регистрировать нейтрино от взрывов сверхновых звезд, что позволит узнать больше о смерти светил, геонейтрино от радиоактивного распада внутри Земли для зондирования недр планеты, а также нейтрино от Солнца и атмосферы.

Разработчики детектора отмечают уникальные технические возможности новой подземной установки, которая позволит выйти на новый уровень точности.

Детектор сможет уловить мельчайшие колебания, которые различают типы нейтрино и их массы,
– говорит Лянцзянь Вэнь, соавтор исследования и член коллаборации JUNO.

Обсерватория JUNO начала сбор данных в августе. Однако она не будет единственной в своем роде. В течение следующего десятилетия планируется запуск еще двух аналогичных нейтринных детекторов – Hyper-Kamiokande в Японии и Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) в США. Они будут проверять результаты китайского детектора, используя другие научные подходы. Также стоит упомянуть, что ранее ученые фиксировали самую энергичную «призрачную частицу», которая,, вероятно, прилетела от струй черной дыры.

Исследование нейтрино имеет колоссальное значение для фундаментальной науки. Понимание массы и поведения этих частиц поможет ученым разгадать, как развивалась Вселенная после Большого взрыва и почему она состоит именно из той материи, которую мы видим сегодня.

Успешный старт JUNO и предстоящий запуск детекторов в Японии и США открывают новую эпоху в нейтринной физике. Совместные усилия международного сообщества позволят заглянуть в тайны микромира,, которые ранее казались недостижимыми для человечества.