Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Как работает детектор нейтрино «Супер-Камиоканде»
25.06.2018

Как работает детектор нейтрино «Супер-Камиоканде»

Оценка: 0.0    1818 7 Наука и Технологии
16:02
Спрятавшись на глубине в 1 км под горой Икено, в цинковой шахте Камиока, в 290 км к северу от Токио (Япония) расположено место, о котором в качестве своего логова мечтал бы любой суперзлодей из какого-нибудь кинофильма или рассказа о супергоях. Здесь расположен «Супер-Камиоканде» (или «Супер-К») — нейтринный детектор.  Нейтрино представляют собой субатомные фундаментальные частицы, очень слабо взаимодействующие с обычной материей. Они способны проникать абсолютно во все и везде. Наблюдение за этими фундаментальными частицами помогает ученым находить коллапсирующие звезды и узнавать новую информацию о нашей Вселенной. Издание Business Insider пообщалось с тремя сотрудниками станции «Супер-Камиоканде» и выяснило как здесь все работает и какие эксперименты здесь проводят ученые.
 

Погружаясь в субатомный мир


Нейтрино очень сложно обнаружить. Настолько сложно, что знаменитый американский астрофизик и популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон однажды назвал их «самой неуловимой добычей в космосе».
 
«Материя не представляет для нейтрино никакой преграды. Эти субатомные частицы способны пройти через сотни световых лет металла и даже не замедлиться», — сказал Деграсс Тайсон.

Но зачем ученые вообще пытаются их уловить?
 
«Когда происходит вспышка сверхновой, звезда коллапсирует в себя и превращается в черную дыру. Если это событие происходит в нашей галактике, то детекторы нейтрино вроде того же «Супер-К» способны уловить выбрасываемые в рамках этого процесса нейтрино. Таких детекторов очень мало в мире», — объясняет Йоши Учида из Имперского колледжа Лондона.

Перед тем как звезда коллапсирует, она выбрасывает во все стороны космического пространства нейтрино, а лаборатории подобные «Супер-Камиоканде» служат в роли систем раннего предупреждения, которые говорят ученым в какую сторону смотреть, чтобы увидеть самые последние мгновения жизни звезд.
 
«Упрощенные расчеты говорят, что события взрыва сверхновой в радиусе, в котором наши детекторы могут их уловить, происходят лишь один раз в 30 лет. Другими словами, если вы пропустите одно, то придется ждать в среднем еще несколько десятилетий до следующего события», — говорит Учида.

Детектор нейтрино «Супер-К» не просто улавливает нейтрино, попадающие на него прямо из космоса. Кроме этого, на него передается нейтрино с экспериментальной установки T2K, расположенной в городе Токай, что в противоположной части Японии. Отправленному пучку нейтрино приходится проходить около 295 километров, после чего он попадает в детектор «Супер-Камиоканде», расположенный в западной части страны.

Наблюдение за тем, как нейтрино изменяются (или осциллируют) при движении через материю, может рассказать ученым больше о природе Вселенной, например, о взаимосвязи между материей и антиматерией.
 
 
 
«Наши модели «Большого взрыва» говорят о том, что материя и антиматерия должны были создаваться в равных пропорциях», — сказал в интервью Business Insider Морган Васко из Имперского Колледжа Лондона.

«Однако основная часть антиматерии по какой-то или по каким-то причинам исчезла. Обычной материи значительно больше чем антиматерии».

Ученые считают, что изучение нейтрино может стать одним из путей, благодаря которому ответ на эту загадку будет наконец-то найден.
 

Как «Супер-Камиоканде» улавливает нейтрино


Расположенный на глубине 1000 метров под землей, «Супер-Камиоканде» размером с 15-этажное здание представляет собой что-то вроде этого.
 

Схема детектора нейтрино «Супер-Камиоканде»

Огромный резервуар из нержавеющей стали в форме цилиндра заполнен 50 тысячами тонн специально очищенной воды. Проходя через эту воду нейтрино двигается со скоростью быстрее скорости света.
 
«Нейтрино попадая в резервуар производят свет по схеме аналогичной тому, как «Конкорд» преодолевал звуковой барьер», — говорит Учида.

«Если самолет движется очень быстро и преодолевает звуковой барьер, то позади него создается очень мощная ударная звуковая волна. Аналогичным образом нейтрино проходя через воду и двигаясь быстрее скорости света создает световую ударную волну», — объясняет ученый.

На стенах, потолке и дне резервуара установлено чуть более 11 000 специальных позолоченных «лампочек». Они называются фотоумножителями и являются очень светочувствительными. Они-то и улавливают эти световые ударные волны, создаваемые нейтрино.
 
 

Выглядят фотоумножители так

Морган Васко описывает их как «обратные лампочки». Эти приборы настолько сверхчувствительны, что даже с помощью одного кванта света способны генерировать электрический импульс, который затем обрабатывается специальной электронной системой.
 

Не пей водицу, козленочком станешь


Чтобы свет от ударных волн, создаваемых нейтрино достиг сенсоров вода в резервуаре должна быть кристально чистой. Настолько чистой, что вы даже не можете себе представить. В «Супер-Камиоканде» она проходит постоянный процесс специальной многоуровневой очистки. Ученые даже облучают ее ультрафиолетовым светом, чтобы убить в ней все возможные бактерии. В итоге она становится такой, что аж жуть берет.
 
«Сверхочищенная вода может растворить все что угодно. Сверхочищенная вода здесь – очень и очень неприятная штука. Она обладает свойствами кислоты и щелочи», — говорит Учида.

«Даже капля этой воды может доставить вам столько неприятностей, что вам и не снилось», — добавляет Васко.
 


 
Люди плывут на лодке внутри резервуара «Супер-Камиоканде»


При необходимости провести техническое обслуживание внутри резервуара, например, для замены вышедших из строя сенсоров, исследователям приходится использовать резиновую лодку (на фото выше).

Когда Мэтью Малек был аспирантом Шеффилдского университета ему и еще двум студентам «посчастливилось» провести подобную работу. К концу рабочего дня, когда пришло время подниматься наверх, специально предназначенная для этого опускаемая гондола сломалась. Физикам ничего не оставалось делать, как обратно вернуться в лодки и ждать, пока ее починят.
 
«Я сразу не понял, когда лежал на спине в этой лодке и разговаривал с остальными, как крошечная часть моих волос, буквально не больше трех сантиметров длиной, прикоснулась к этой воде», — рассказывает Малек.

Пока они плавали внутри «Супер-Камиоканде», а ученые наверху чинили гондолу, Малек ни о чем не беспокоился. Он забеспокоился рано утром на следующий день, осознав, что произошло нечто жуткое.
 
«Я проснулся в 3 утра от невыносимого зуда на голове. Это был наверно самый жуткий зуд, который я когда-либо испытывал в своей жизни. Хуже, чем от ветрянки, которой я переболел в детстве. Он был настолько ужасен, что я просто не мог больше заснуть», — продолжил ученый.

Малек понял, что капля воды, попавшая на кончик его волос, «высосала досуха» из них все нутриенты и их дефицит достиг его черепа. Он в спешке побежал в душ и провел там более получаса, пытаясь вернуть в состояние свои волосы.

Еще одну историю рассказал Васко. Он слышал, что в 2000-м году при проведении технического обслуживания персонал спустил из резервуара воду и обнаружил на дне очертания гаечного ключа.
 
«Видимо этот ключ случайно оставил один из сотрудников, когда они заполняли резервуар водой в 1995 году. Спустив воду в 2000-м, они обнаружили, что ключ растворился».
 
 

«Супер-Камиоканде 2.0»


Несмотря на то, что «Супер-Камиоканде» и без того является очень большим детектором нейтрино, ученые предложили создать еще более крупную установку под названием «Гипер-Камиоканде».
 
«Если получим одобрение на строительство «Гипер-Камиоканде», то детектор будет готов к работе приблизительно в 2026 году», — говорит Васко.

Согласно предложенной концепции, детектор «Гипер-Камиоканде» будет в 20 раз больше «Супер-Камиоканде». В нем планируется использовать около 99 000 фотоумножителей.

 


Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 7

0  
EXTRANIUS 27.06.2018 13:30 [Материал]
До 30% бюджета списываются на науку в некоторых странах.
На поиск новых источников энергии, новых материалов.
Вот коллайдер например-так их основная цель поиск новых веществ. Есть мнение, что за нестабильными трансурановыми элементами будет стабильный остров трёхсотых элементов, с супер-свойствами. У америкосов в 90-х был уже начат проект супер коллайдера с диаметром 200 км! И уже начали рыть кольцо, но их конгресс через 5 лет зарубил проект-много денег надо.
Человек без науки щас бы сидел голой жопой на холодной земле-и костёр бы не развёл.. smile
0  
Nebilung 27.06.2018 13:26 [Материал]
В данной статье речь не про РПЦ.
-1  
alex56top 26.06.2018 11:33 [Материал]
Сидел в лодке как в санатории, учОный хренов. Жаль, что не головой сунулся в воду.
0  
Nebilung 25.06.2018 16:56 [Материал]
Просто поражаешься, как "ученые" выбивают миллионы и миллиарды на мало кому понятные исследования и приборы, причем если они не получают обещанный ранее результат то объясняют это что нужно еще более мощный, грандиозный, объемный прибор который стоит в разы дороже предыдущего и им опять дают деньги!!!
Как такое вообще может быть???? cry
0  
V@sh 25.06.2018 18:00 [Материал]
Самое интересное, что описываемая установка ловит 1-2 штуки якобы нейтрино в месяц, хотя их только от Солнца должно быть миллионы. cool
+1  
Nebilung 25.06.2018 19:04 [Материал]
Нейтрино якобы сверхнеуловимое, сверхпроникающие и чтоб оно провзаимодействовало с веществом нужно огромные объемы с детекторами.
На Земле больше нет проблем видимо, куда бы можно было направить умы ученых и средства. sad
0  
Prohvost 25.06.2018 21:52 [Материал]
А так и есть. У "них" действительно проблем других нет, и квартирный вопрос давно решён. А мы для них просто не существуем. Вот и кажутся некоторые новости странными и удивительными. То нейтрино ловят, то миллиарды долларов долга прощают... У богатых свои причуды.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Дирижабль царя Соломона
От Сабы до Израиля примерно полторы тысячи км, если измерить по гугль-карте. Расстояние огромное - н (от Rosto)
Атмосферное давление и уровень соли - признаки древнего катаклизма
Затвердевание смолы - это химический процесс, во время которого выделялся газ, поэтому в пузырьках т (от Rosto)
Живем ли мы в мире, контролируемом ИИ?
Это не ИИ, а прогрессивный пессимист. (от Baro)
10 фактов о смерти
Когда то человек знал и умел не только пользоваться живой природой, но и СОздавать формы и поддержив (от renmilk11)