مقالات

دانشمندان تخمین توده نوترینو را به نصف تراشیدند

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

دانشمندان تخمین توده نوترینو را به نصف تراشیدند

طیف سنج KATRIN ، که در اینجا شرح داده شده است ، انرژی الکترون های ساطع شده در تجزیه تریتیوم را به طور دقیق اندازه گیری می کند ، که به دانشمندان کمک کرده است تا به تثبیت توده نوتیرینوی شبح مانند نزدیک شوند. اعتبار: شرکت کاترین

یک تیم بین المللی از دانشمندان ، از جمله محققان انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT) در حال نزدیک شدن به توده نوترینوی گریزان هستند. این ذرات شبح مانند جهان را فرا می گیرند ، با این حال تصور می شود آنها تقریباً بدون جرم هستند و توسط میلیون ها نفر در بدن ما جریان می یابند در حالی که به سختی هیچ اثری از بدن باقی مانده است.

محققان دریافتند كه جرم نوترینو نباید از یك ولت تجاوز كند. دانشمندان پیش از این تخمین زده اند که حداکثر جرم یک نوتینو در حدود 2 ولت الکترون است ، بنابراین این تخمین جدید دامنه توده نوترینو را بیش از نیمی از آن تراشیده است.

برآورد جدید براساس داده های گرفته شده توسط KATRIN ، آزمایش کارلسروهه تریتیوم نوترینو ، در انستیتوی فناوری کارلسروهه در آلمان انجام شده است و در کنفرانس 2019 درباره اخترفیزیک و آب های زیرزمینی گزارش شده است. این آزمایش منجر به تجزیه گاز تریتیوم می شود ، که به نوبه خود منجر به آزاد شدن نوترینوها ، به همراه الکترون ها می شود. در حالی که نوترینوها به سرعت در حال از بین رفتن هستند ، توالی آهنربای کاترین الکترونهای تریتیوم را به هسته آزمایش هدایت می کند – یک طیف سنج غول پیکر 200 تنی ، جایی که می توان جرم و انرژی الکترون ها را اندازه گیری کرد و سپس محققان می توانند جرم نوترینوهای مربوطه را محاسبه کنند.

جوزف فرماگیو ، استاد فیزیک در انستیتوی فناوری ماساچوست ، عضو برجسته گروه آزمایشی کاترین است و با اخبار MIT در مورد قدردانی جدید و راه پیش رو در تحقیقات نوترینو صحبت کرد.

س: نوترینو ، بر اساس نتایج KATRIN ، نمی تواند از یک ولت واحد توده تر باشد. این زمینه را برای ما بگذارید: چقدر سبک است ، و معامله ای که حداکثر جرم نوتئینو می تواند نیمی از آنچه مردم قبلاً تصور می کردند ، چقدر بزرگ است؟

پاسخ: خوب ، این یک سؤال بسیار دشوار است ، زیرا مردم (از جمله من) این حس را از خود نشان نمی دهند که چه توده ای از هر ذره است ، اما بیایید امتحان کنیم. چیزی بسیار کوچک را مانند ویروس در نظر بگیرید. هر ویروس از حدود 10 میلیون پروتون تشکیل شده است. هر پروتون حدود 2000 برابر بیشتر از هر الکترون موجود در این ویروس وزن دارد. آنچه نتایج ما نشان می دهد این است که نوترینو دارای جرم کمتر از 1/500000 از یک الکترون است.

بگذارید آن را به روش دیگری بیان کنم. در هر سانتی متر مکعب از فضای اطراف خود ، حدود 300 نوتئینو وجود دارد که منفجر می شوند. این بقایای جهان اولیه ، پس از بیگ بنگ است. اگر همه نوترینوها را درون خورشید اضافه کنید ، یک کیلوگرم یا کمتر خواهید داشت. بله ، کوچک است

س: چه چیزی در تعیین حد جدید جرم نوترینو رخ داد ، و نقش MIT در تحقیقات چه بود؟

ج: حداکثر جرم جدید از مطالعه پوسیدگی رادیواکتیو تریتیوم ، ایزوتوپ هیدروژن حاصل می شود. هنگامی که تریتیوم تجزیه می شود ، یون هلیوم 3 ، الکترون و NSAID تولید می کند. در حقیقت ما antineutrino را نمی بینیم ، الکترون اطلاعاتی درباره جرم نوترینو دارد. با مطالعه توزیع انرژی الکترونهایی که در بالاترین انرژی مجاز مجاز هستند ، می توانیم جرم نوترینو را استنباط کنیم ، به لطف معادله انیشتین ، E = mc2.

با این حال ، مطالعه این الکترون های پر انرژی بسیار دشوار است. به یک دلیل ، تمام اطلاعات در مورد نوترینو در بخش بسیار کمی از طیف موجود است – کمتر از یک میلیارد پوسیدگی مورد استفاده در این اندازه گیری. بنابراین ، ما به مقدار زیادی از سهام تریتیوم احتیاج داریم. ما همچنین باید انرژی این الکترون ها را بسیار دقیق بسنجیم. به همین دلیل تجربه KATRIN بسیار دشوار است. اولین سنجشی که امروز انجام داده ایم اوج نزدیک به دو دهه کار سخت و برنامه ریزی است.

MIT هنگامی که من در سال 2005 به بوستون آمدم به KATRIN ملحق شدم. گروه ما به توسعه ابزارهای شبیه سازی برای درک پاسخ آشکارسازهای ما با دقت بالا کمک کردند. اخیراً ، ما در ساخت ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده توسط آزمایش شرکت کرده ایم.

س: چرا توده نوتیرین بسیار مهم است ، و برای تعیین جرم دقیق چه چیزی لازم است؟

پاسخ: این واقعیت که نوترینوها به هیچ وجه توده ای ندارند ، برای بسیاری از فیزیکدانان تعجب آور بود. مدلهای قبلی ما پیش بینی کردند که نوترینو باید دارای یک توده کاملاً صفر باشد ، فرضی که با کشف این که نوترینوها بین انواع مختلف نوسان می کنند ، دفع می شود. این بدان معناست که ما مکانیسم مسئول توده های نوترینو را درک نمی کنیم و احتمالاً با نحوه رسیدن سایر مولکول ها به جرم کاملاً متفاوت است. همچنین ، جهان ما مملو از نوترینوهای اولیه بیگ بنگ است. حتی یک توده کوچک نیز تأثیر زیادی در ساختار و تکامل جهان دارد زیرا بسیار فراوان است.

این اندازه گیری تازه آغاز اندازه گیری KATRIN است. تنها با حدود یک ماه از داده ها ، ما توانستیم محدودیت های تجربی قبلی را با ضریب دو بهبود دهیم. طی چند سال آینده ، این محدودیت ها به طور پیوسته بهبود می یابند ، و ما امیدواریم که سیگنال مثبت تولید کنیم (و نه فقط یک حد). همچنین تعدادی آزمایش جرم نوترینو مستقیم مستقیم نیز در این افق وجود دارد که همچنین برای حساسیت بیشتر و کشف آن با یکدیگر رقابت می کنند.


کاترین تخمین جمعی نوتینو گریزان را به نصف کاهش می دهد


ارسال شده توسط
موسسه فناوری ماساچوست




این داستان با مجوز MIT News (web.mit.edu/newsoffice/) ، یک سایت محبوب منتشر شده است که اخبار مربوط به تحقیقات ، نوآوری و آموزش MIT را منتشر می کند.

استناد:
دانشمندان برآورد توده نوترینو را در نیمی اصلاح می کنند (2019 ، 17 سپتامبر)
برگرفته در 17 سپتامبر 2019
از https://phys.org/news/2019-09-s Scientists-neutrino-mass.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن