Tämä Kokeilu Ampuu Ghostly Hiukkasia Maan Päällä, Vastaa Miksi Me Olemassa

{h1}

Kansainvälinen fyysikko on ilmoittanut, että he ovat nähneet ensimmäiset signaalit kuution muotoisella ilmaisimella nimeltä protodune.

Subatomisen maailman tutkimus on mullistanut ymmärryksemme maailmankaikkeuden lainsäädännöstä ja antanut ihmiskunnalle ennennäkemättömät oivallukset syviin kysymyksiin. Historiallisesti nämä kysymykset ovat olleet filosofisessa valtakunnassa: Kuinka maailmankaikkeus syntyi? Miksi maailmankaikkeus on se, miten se on? Miksi ei ole mitään, eikä mitään?

No, siirry filosofiaan, koska tiede on tehnyt ratkaisevan askeleen sellaisten laitteiden rakentamisessa, jotka auttavat meitä vastaamaan näihin kysymyksiin. Ja se merkitsee aatelisten hiukkasten kuvaamista nimeltään neutriinoja kirjaimellisesti maan päällä 800 kilometrin etäisyydellä (lähes 1300 kilometriä) yhdestä fysiikkatehdasta toiseen.

Kansainvälinen fyysikko on ilmoittanut, että he ovat nähneet ensimmäiset signaalit kuution muotoisella ilmaisimella nimeltä ProtoDUNE. Tämä on DUNE-kokeilussa erittäin suuri askelmittari, joka on Amerikan lippulaiva hiukkasfysiikan tutkimusohjelma seuraavien kahden vuosikymmenen ajan. ProtoDUNE, joka on kolmikerroksisen talon kokoinen, on prototyyppi paljon suuremmista ilmaisimista, joita käytetään DUNE-kokeessa ja tämän päivän (18.9.) Ilmoitus osoittaa, että valittu tekniikka toimii. [18 suurinta ratkaisematonta mysteeriä fysiikassa]

DUNE-ilmaisimet sijaitsevat Fermin kansallisessa kiihdyttimen laboratoriossa (Fermilab), aivan Chicagon ulkopuolella, ja Sanfordin maanalainen tutkimuslaitos (SURF) Leadissa Etelä-Dakotassa. Kun kokeilu on käynnissä, voimakas hiukkaskiihdytin Fermilabissa tekee voimakkaan subatomisten hiukkasten kutsutut neutriinit, ampua heidät kirjaimellisesti Maapallon läpi havaittaviksi SURF: ssä.

Neutriinit ovat subatomisen maailman aaveita, jotka pystyvät kulkemaan koko planeetan läpi lähes ilman vuorovaikutusta. Neutriinit ovat yllättäneet tutkijoita monta kertaa aiemmin. Niiden ennennäkemätön kyky kulkea aineen läpi ilman vuorovaikutusta, siitä, että he kohtelevat aineita ja antimateriaa hyvin erilaisella tavalla, kykyään muuttaa morfologiaan versiosta toiseen, neutriinit edelleen kiehtovat maailman tiedeyhteisöä. Nämä kaksi viimeistä ominaisuutta, joita DUNE-kokeilu tutkii.

Antimateria on jotain, joka kuulostaa tieteiskirjalliselta, mutta se on varmasti todellinen. Antimateria on aineen vastakohta; tuovat aineen ja antimateriaalin yhteen ja tuhoavat puhtaan energian. Antimateriaa ehdotettiin vuonna 1928 ja havaittiin ensin vuonna 1931. Vuosina vuosikymmeninä tiedemiehet (mukaan lukien minä) ovat tutkineet sitä kiihkeästi yksityiskohtaisesti. Useimmiten se on ymmärretty, yksi erittäin kiusallinen jäljellä oleva mysteeri. Kun voimme muuntaa energian antimateriaaliksi, teemme samanlaisen määrän ainetta. Tämä on vakiintunutta tiedettä. Se ei ole ongelma.

Ongelmana on, että jos yhdistämme tämän havainnon Big Bangin käsitykseen, jotain ei jumittua yhteen. Loppujen lopuksi, pian Big Bangin jälkeen universumi oli täynnä energiaa, joka olisi pitänyt muuttua materiaaliksi ja antimateriaaliksi yhtä hyvin. Silti universumimme on tehty kokonaan asiasta. Joten missä antimateriaali meni? Tätä kysymystä ei vastata; mutta kenties huolellinen tutkimus aineista ja antimateriaati neutriinista saattaa paljastaa eron. [Big Bang to Civilization 10 Amazing Origin Events]

Muiden subatomisten hiukkasten, neutriinien ja antimatterin neutriinien, joita kutsutaan antineutrinoiksi, on nimeltään spin, jolla on ohimenevä, vaikkakin epätäydellinen muistutus pienille pyöriville palloille. Neutriinit ja antineutrinsit pyörivät vastakkaisiin suuntiin. Jos ampuit neutrino-palkkia, niin se on tulossa kohti sinua, voit tuijottaa neutrinojen spinakselia; näet niiden pyöräytävän myötäpäivään, kun taas antineutrinsit pyörivät vastakkaiseen suuntaan. Koska neutriinien ja antineutriinien spin ovat päinvastaisia, tämä osoittaa näiden kahden välisen eron. Ehkä tämä ero on merkki siitä, että aineen tutkiminen ja neutriinien antimateriaalianalogit tuovat valoa tähän mysteeriin.

On neutriinien toinen ominaisuus, joka tekee niistä mielenkiintoisen puuttuvan antimateriaalin huijauksesta... ne voivat muuttua yhdestä identiteetistä toiseen. Tutkija on löytänyt kolme erilaista neutriinityyppiä. Yksi tyyppi liittyy elektronien kanssa, ja sitä kutsutaan elektronis neutriinoiksi. Kaksi muuta liittyy kahteen muuhun subatomiseen partikkeliin, joita kutsutaan muoniksi ja tau: ksi, jotka ovat elektronin raskas serkut.

Jos aloitat joukon elektronit neutriinoja ja tarkastelet sitten niitä vähän myöhemmin, huomaat, että vähemmän kuin elektronit neutriinit ovat, mutta siinä on tarpeeksi muoni- ja tau neutriinoja riittämättömiin alijäämiin. Neutriinit eivät hajota; he muuttuvat toisiinsa.

Se on kuin sinulla oli tilaa täynnä 100 koiraa, ja kun katseli myöhemmin, oli 80 koiraa, 17 kissaa ja kolme papukaijoa. Jos katsot vielä myöhemmin, sekoitus olisi vielä erilainen.

Nefarit, jotka tutkijat kutsuvat värähtelyä, ovat myös vakiintuneita fysiikkoja. Tutkijat ovat epäiltyään siitä jo 1960-luvulta lähtien; he olivat varsin varmoja, että se oli todellinen vuonna 1998, ja he saivat argumentin vuonna 2001. Neutrino-värähtely tapahtuu, ja sen löytö sai fysiikan 2015 Nobel-palkinnon.

DUNE-kokeella on useita tutkimustavoitteita, mutta ehkä kaikkein painavin on ensin mitata neutriinien värähtely ja sitten antineutrinoosin värähtely.Jos ne ovat erilaisia, voi olla se, että ymmärrys prosessista tarkemmin auttaa ymmärtämään, miksi universumi on pelkästään aineesta tehty. Lyhyesti sanottuna se voisi selittää, miksi meitä on olemassa.

DUNE-kokeilu koostuu kahdesta Fermilab-tunnistekompleksista, joista toinen on SURF: ssä ja neljä suurta. Neutriinien säde lähtee Fermilabista ja suunnata kaukaisiin ilmaisimiin. Eri tyyppisten neutriinien osuudet mitataan ilmaisimissa sekä Fermilabissa että SURF: ssä. Neutriinivärähtelyn aiheuttamat erot mitataan ja sitten prosessi toistetaan antineutrinoille.

DUNE-kokeissa käytettävä tekniikka sisältää suuria nestemäisen argonin altaita, joissa neutrii- nit vuorovaikuvat ja havaitaan. Jokainen SURF: n suurimmista ilmaisimista on yhtä pitkä ja leveä kuin nelikerroksinen rakennus ja pidempi kuin jalkapallokenttä. Kukin sisältää 17 000 tonnia nestemäistä argonia.

ProtoDUNE-ilmaisin on paljon pienempi prototyyppi, joka koostuu vain 800 tonnista nestemäisestä argonista. Äänenvoimakkuus on niin suuri, että se kattaa pienen talon.
DUNE-tutkijoiden yhteistyö on maailmanlaajuista, vetäen tutkijoita ympäri maailmaa. Vaikka Fermilab on isäntälaboratorio, mukana ovat myös muut kansainväliset laboratoriot. Yksi tällainen järjestely on Euroopan hiukkasfysiikkalaboratorio CERN, joka sijaitsee aivan Geneven Sveitsin ulkopuolella. ProtoDUNE-ilmaisin sijaitsee CERN: ssä, mikä edelleen vahvistaa pitkää yhteyttä laboratorioiden välillä. Esimerkiksi Fermilab on jo pitkään ollut mukana tutkimuksessa CERN Large Hadron Colliderin tallentamiin tietoihin. DUNE on CERNin ensimmäinen investointi kokeiluun, joka suoritetaan Yhdysvaltojen laboratoriossa.

Tämän päivän ilmoitus on iso, mikä osoittaa, että DUNE-kokeilun ytimessä oleva nestemäinen argon-teknologia oli hyvä valinta. Toinen ProtoDUNE-ilmaisin tulee verkossa muutaman kuukauden kuluttua. Toisessa versiossa käytetään hieman erilaista tekniikkaa havainnoimaan harvinaisten neutrino-vuorovaikutusten aiheuttamia partikkeleita. Näiden kahden ilmaisimen testauksen tulokset ohjaavat tiedemiehiä päätöksentekoon ilmaisinosien lopullisesta suunnittelusta.
DUNE rakennetaan seuraavan vuosikymmenen aikana ja ensimmäiset ilmaisinmoduulit on suunniteltu toimimaan vuonna 2026.

Alun perin julkaistu WordsSideKick.com.

Don Lincoln on Fermilabin fysiikan tutkija. Hän on kirjoittanut "The Large Hadron Collider: Higgs Bosonin ja muiden asioiden, jotka hengittävät mielesi" ylimääräinen tarina "(Johns Hopkins University Press, 2014) ja hän tuottaa sarjan tiedeoppimisvideoita. Seuraa häntä Facebookissa. Tässä kommentaarissa esitetyt mielipiteet ovat hänen.

Don Lincoln antoi tämän artikkelin WordsSideKick.com's Expert Voicesille: Op-Ed & Insights.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com