Τα νετρίνα βρίσκονται παντού! Κάθε δευτερόλεπτο 100 τρισεκατομμύρια νετρίνα περνάνε μέσα από το σώμα μας, όμως αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την ύλη, που δεν είναι καθόλου εύκολο να τα παρατηρήσουμε. Αυτό το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό τους ειναι και ο λόγος που πήραν το παρατσούκλι «σωματίδια-φάντάσματα».
Τα αντινετρίνα, το αντίστοιχο αντιύλης, βρίσκονται επίσης παντού. Και τα δύο είναι γνωστά για τη δυσκολία τους στην ανίχνευση, όμως οι επιστήμη γίνεται όλο και πιο ικανή στην ανίχνευση των νετρίνων και των αντι-νετρίνων, όπως καταδεικνύει μια πρόσφατη μέτρηση που κατέρριψε ρεκόρ.
Όταν ένα νετρίνο χαμηλής ενέργειας αναπηδά από ολόκληρο τον πυρήνα ενός ατόμου, η παραγόμενη σκέδαση παράγει αρκετά σήματα για να καταγραφούν σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα. Με αυτό στο νου, οι φυσικοί μέτρησαν με επιτυχία τα χαμηλότερα επίπεδα ενέτγειας που έχουν καταγραφεί ποτέ, σε συμβάντα νετρίνων. Δημοσίευσαν τα ευρήματα τους στο Nature. Για να το πετύχουν αυτό, η συνεργασία Coherent Neutrino Nucleus Scattering (CONUS+), με έδρα το Leibstadt της Ελβετίας, πρακτικά δημιούργησε αντινετρίνα, από το εσωτερικό ενός πυρηνικού αντιδραστήρα.
«Αυτή ήταν μια μεγάλη πειραματική πρόκληση», δήλωσε ο Christian Buck, συν-συγγραφέας της μελέτης και φυσικός στο Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής Max Planck στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας.
Ο συγκεκριμένος ανιχνευτής λαμβάνει σήματα από την ενέργεια ανάκρουσης που δημιουργείται όταν τα αντινετρίνα αναπηδούν από έναν ατομικό πυρήνα. Δεδομένου ότι η ύλη και η αντιύλη μοιράζονται τις περισσότερες θεμελιώδεις ιδιότητες, οι ίδιες μετρήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον χαρακτηρισμό των ενεργειακών επιπέδων των νετρίνων.
Ο ανιχνευτής που δημιούργησαν ζυγίζει μόλις 3 κιλά, που θεωρείται μικροσκοπικό σε σχέση με τους τυπικούς ανιχνευτές για νετρίνα, που ζυγίζουν μερικούς τόνους. Η ύπαρξη ενός τόσο συμπαγούς ανιχνευτή νετρίνων προσφέρει δελεαστικές ευκαιρίες για πιο κινητές έρευνες στα νετρίνα και στις ατομικές δομές γενικότερα, σύμφωνα με τους ερευνητές.
Επισήμως, η ανακλώμενη σκέδαση νετρίνων από έναν ολόκληρο πυρήνα ονομάζεται συνεκτική ελαστική σκέδαση νετρίνων-πυρήνων (CEvNS) , η οποία προβλέφθηκε για πρώτη φορά το 1974. Σύμφωνα με αυτή, έχουμε μια μορφή σύγκρουσης στην οποία το νετρίνο χτυπά ολόκληρο τον πυρήνα ενός ατόμου, παράγοντας ένα πολύ ασθενές σήμα, που όμως μπορεί να καταγραφεί. Αν και η ιδέα εμφανίστηκε το 1974, χρειάστηκαν πολλά χρόνια, μέχρι το 2017, ώστε να επιβεβαιωθεί πειραματικά. Τώρα, το CONUS+ πάει την ιδέα ένα βήμα παρακάτω, δείχνοντας πως η ίδια διεργασία μπορεί να συμβεί και να παρατηρηθεί μέσα σε έναν αντιδραστήρα.
«Για τους χειριστές του αντιδραστήρα, αυτό είναι απλώς ένα περιττό παραπροϊόν για το οποίο δεν χρειάζεται να νοιάζονται», είπε ο Buck. «Για εμάς, ο αντιδραστήρας είναι μια ελεύθερη, σημειακή πηγή αντινετρίνων – ένας αντιδραστήρας όπως αυτός στο Leibstadt εκπέμπει 10 στην δύναμη των 21 αντινετρίνων κάθε δευτερόλεπτο! Σχεδόν όλα αυτά μεταδίδουν ύλη χωρίς καμία επίδραση (σαν φάντασμα), αλλά προσπαθούμε να πιάσουμε μερικά από αυτά την ημέρα».
«Μετά από δύο δεκαετίες πειραματικών προσπαθειών, η αναζήτηση για το CEvNS έχει προχωρήσει στην εποχή των ακριβών μετρήσεων», έγραψε σε συνοδευτικό άρθρο του News & Views για το Nature ο Henry T. Wong , φυσικός στο Ινστιτούτο Φυσικής της Academia Sinica στην Ταϊβάν. Τα τελευταία αποτελέσματα από το CONUS+ «θα δημιουργήσουν μεγάλες ελπίδες μεταξύ των ερευνητών της φυσικής των νετρίνων», πρόσθεσε ο Wong, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Τώρα, το CONUS+ σκοπεύει να αυξήσει περαιτέρω την ακρίβεια της συσκευής που δημιούργησε και να εφαρμώσει τα ευρήματά του σε πρακτικές εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο. Όμως η χρήση του μέσα σε πυρηνικό αντιδραστήρα, έχει τραβήξει το ενδιαφέρον πολλών επιστημόνων, αλλά και οργανισμών, όπως ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας.
«Κατ’ αρχήν, ένας τέτοιος ανιχνευτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της θερμικής ισχύος ή της εξέλιξης του καυσίμου του αντιδραστήρα με την πάροδο του χρόνου», εξήγησε. «Έχουμε πλέον κάνει το πρώτο βήμα… αλλά σίγουρα υπάρχουν ακόμη αρκετά χρόνια και βήματα μπροστά μας πριν η τεχνολογία είναι έτοιμη για εμπορικές εφαρμογές».
Στο κομμάτι τις επιστήμης όμως, τη νέα τεχνική μπορεί να αναδείξει ορισμένα φαινόμενα που έρχονται σε αντίθεση με όσα γνωρίζουμε από το Καθιερωμένο Πρότυπο. Το να αμφισβητούμε ένα πρότυπο βρίσκοντας νέα δεδομένα, οδηγεί σε αλλαγές και παραμετροποιήσεις, ώστε να έχουμε πιο ακριβή πρότυπα και μοντέλα, που περιγράφουν καλύτερα τον κόσμο γύρω μας. Αυτός άλλωστε είναι και ο στόχος της επιστήμης.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
