پرتو نوترینوی جدید، امیدی برای فیزیکدانان +تصاویر

پرتو نوترینوی جدید، امیدی برای فیزیکدانان +تصاویر

منبع پرتوی جدید هم‌اکنون فعال است و در مسیر خود به سمت تبدیل به شدیدترین منبع نوترینوی متمرکز جهان قرار دارد.

تلاش‌های علمی زیادی برای مطالعه فیزیک و تعاملات نوترینو صورت گرفته و بخش عمده این عمل به دلیل بی‌تفاوتی نوترینوها به مابقی جهان است.

این مولفه در مقابل تعاملات قوی و الکترومغناطیسی نامرئی است و تنها اثرات خارجی آن به دلیل تعامل و گرانش ضعیف است.

تعداد بسیار زیادی از نورترینوهای بسیار خوش‌رفتار برای انجام آزمایشاتی با هدف مطالعه تعامل نوترینوها با ماده، نوسانان نوترینو و ترکیب‌کردن نوترینو لازم است.

ابزار اصلی برای چنین آزمایش‌هایی پرتوهای نوترینوی شدید و آشکارسازهای نوترینوی عظیم است.

هنگامی که انفجار یک ابرنواختر در «ابر Magellanic بزرگ» با فاصله 170 هزار سال نوری مشاهده شد، رصد این انفجار با چشم مسلح بسیار آسان شد و این رخداد تقریبا از کهکشان خود به بیرون درخشید.

در این رخداد، گرچه بخش اعظم انرژی حاصل در شکل نوترینوها ساطع شد، دانشمندان توانستند فقط 24 نوترینو را از 10 به توان 54 نوترینوی تخمین‌زده‌شده شناسایی کنند.

بنابراین، آنچه بیش از همه از یک منبع نوترینو برای انجام آزمایش‌ها انتظار می‌رود، این است که این منبع باید تعداد زیادی از نوترینوها را برای آشکارسازهای آزمایشی در اختیار بگذارد تا یک سیگنال برای تحلیل وجود داشته باشد.

در این میان، تنها منابع مناسب ساخته‌ دست‌ بشر رئاکتورهای شکافت بزرگ و پرتوهای نوترینوی شتاب‌دهنده محور گزارش شده‌اند.

آزمایش‌های کنونی و پیشنهادی که به نظر می‌رسد دارای بزرگ‌ترین بازدهی از لحاظ فیزیک جدید ممکن هستند، فاصله زیادی را بین آشکارساز و منبع می‌طلبند. به طور مثال، برای آزمایش‌های Fermilab، آشکارسازها در شمال مینسوتا و در 740 کیلومتری از تجهیزات واقع در نزدیک شیکاگو قرار دارند.

پرتو نوترینوی Fermilab هنگامی که قدرت کاملی داشته باشد، دارای جریانی با یک تریلیون موآن نوترینو در ثانیه خواهد بود، گرچه این‌ نوترینوها به عنوان یک پالس میلی‌ثانیه‌ای ساطع‌شده در هر ثانیه تحویل داده می‌شوند.

زاویه واگرایی یک پرتو حدود دو دقیقه قوسی است، به طوری که پرتو به قطری حدود یک کیلومتر در آشکارسازهای نوترینو بسط می‌یابد.

حتی با چنین پرتو قدرتمندی، آشکارسازهای نوترینو باید بسیار بزرگ بوده و حاوی جرم بزرگی باشند.

آشکارساز MINOS شامل پنج هزار تن فولاد است، در حالی که چنانچه آشکارساز NOvA (که شامل منبع Fermilab است) تکمیل شود، دارای جرم فعال 14 هزار تن خواهد بود. در بازه زمانی یک ساله، این آشکارسازها با حدود 10 به توان 16 موآن نوترینو در سال بمباران می‌شوند.

علی رغم این رقم بسیار بزرگ، فقط چند هزار شمارش نوترینو هر سال انتظار می‌رود.

یک پرتوی نوترون با شتاب‌دادن پرتویی از پروتون‌ها تا بالغ بر 100 GeV انرژی شکل می‌گیرد. در Fermilab این امر در شتاب‌دهنده «انژکتور اصلی» انجام می‌شود که برای تغذیه آشکارساز خاموش Tevatron به کار می‌رفت.

این پروتون‌ها از رینگ شتاب‌دهنده در یک میلی ‌ثانیه تخلیه می‌شوند و به سمت یک هدف گرافیتی جهت داده می‌شود.

آن‌ها بر روی هسته‌های کربن قرار می‌گیرند و در این فرایند طیفی از ذرات زیراتمی را تولید می‌کنند که به ویژه شامل pions و antipions است.

pions توسط میدان‌های مغناطیسی دارای پیکربندی درست (که خود توسط آهنرباهایی موسوم به "هورن‌ها"تولید می‌شوند) از مابقی سیستم منحرف می‌شود. این میدان‌ها همچنین pions را به درون یک پرتو باریک متمرکز می‌کنند.

 

نصب نخستین زیرسیستم‌های آشکارساز NOvA

"هورن"های متمرکزکننده مغناطیسی سیستم Fermilab

نخستین مرحله نصب آشکارساز MINOS

طرحواره آشکارساز NOvA

در درون تونل شتاب‌دهنده Fermilab

نصب و اصلاح "هورن" متمرکزکننده Fermilab

بخشی از آشکارساز NOvA

نمایی هوایی از تجهیز

منبع:isna.ir

ویدیو مرتبط :
فیزیکدانان بزرگ در کنفرانس سولوی-1927

---

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

تصاویر دیدنی پرتو ایكس از درون ماهی ها

جموعه منحصربفرد موزه اسمیتسونین از تصاویر زیبایی از درون موجودات خونسرد برخوردار بوده كه با نمایش استخوانها، دنده‌ها و پر به نمایش دنیای جدیدی از موجودات پرداخته است.