Ein computergeneriertes Bild leuchtender blaugrüner Partikel. Piranka / iStock
Eines der mysteriösesten Teilchen im Universum sind Neutrinos, wobei nur dunkle Materie Wissenschaftler als rätselhafteres Phänomen übertrifft.
Und obwohl Neutrino-Detektoren in Betrieb sind, die nach den seltenen Teilchen suchen, müssen wir laut möglicherweise auf die kolossalen Schuppen des Pazifischen Ozeans zurückgreifen, um eine Klasse von ultrastarken Neutrinos zu entdecken. eine aktuelle Studie, die auf einem Preprint-Server geteilt wird.
Und mit einer kleinen Demo in Arbeit werden wir vielleicht bald sehen, ob sich diese Idee durchsetzen und unser Verständnis des Universums verändern wird.
Wir brauchen einen größeren Neutrino-Detektor
Das Universum erzeugt Neutrinos in beträchtlicher Menge. Sie sind an der schwachen Kernkraft beteiligt und spielen eine entscheidende Rolle beim Kernzerfall und der Kernfusion. Tatsächlich sind Neutrinos nicht weit, wo immer die Kernaktivität nachlässt ein Bericht von Weltraum.com. Der Kern der Sonne zum Beispiel ist eine unaussprechlich große Fusionsreaktion, was bedeutet, dass Neutrinos ständig von ihm wegfeuern. Frühere Studien über Neutrinos haben ergeben, dass – wenn Sie Ihren Daumen gegen die Sonne halten – etwa 60 MilliardenJede einzelne Sekunde werden Neutrinos durch dein Miniaturbild passieren. Das ist eine Menge.
Aber das Problem ist, wie selten Neutrinos mit gewöhnlicher Materie interagieren, obwohl Billionen und Aberbillionen pro Sekunde durch Ihren Körper fließen. Trotz dieser betäubenden Zahl wird in einem menschlichen Leben nur etwa ein Neutrino jemals direkt mit den Atomen interagierenIhres Körpers. Jahrzehntelang dachten Physiker, die schwer fassbaren Neutrinos hätten keine Masse und bewegten sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Kosmos. Aber mit der Zeit deuteten Beweise darauf hin, dass Neutrinos doch eine gewisse Masse haben.
Drei Arten von Neutrinos sind den Wissenschaftlern bekannt: das Myon-Neutrino, das Tau-Neutrino und das Elektron-Neutrino. Während jedes seine eigene Reihe von assoziierten Kernreaktionen hat, können alle drei Arten ihre Identität tauschen, während sie sich bewegen. Das bedeutet sogar, dass abahnbrechende Studiedas könnte ein Neutrino einfangen wüsste nur einen winzigen Splitter von der Existenz des Neutrinos und sozusagen sehr wenig von seinen "früheren Leben". Und die energiereichsten Neutrinos sind so selten, dass bestehende Detektoren wie IceCube in der Antarktis nur eine Handvoll davon nachgewiesen habenDamit wir diese mysteriösen und theoretisch reichlich vorhandenen Teilchen erweitern können, brauchen wir einen größeren Detektor.
Ein Neutrino-Detektor von beispielloser Größe
Deshalb könnte das Pacific Ocean Neutrino Experiment P-ONE notwendig sein. Keine Sorge, es ist nicht wirklich ein ozeanumspannender Detektor. Es funktioniert so: Zuerst finden Wissenschaftler eine isolierte Region im Pazifik, dannWir bauen unangemessen lange Stränge von Fotodetektoren fast eine Meile lang, wahrscheinlich länger.Der nächste Schritt besteht darin, Schwimmer an den Strängen zu befestigen, damit sie senkrecht im Wasser hängen können.P-ONE stellt sich jeweils 10 Cluster dieser wahnsinnig langen Stränge vormit 20 optischen Merkmalen, also insgesamt 1.400 Fotodetektoren, die im Pazifik auf und ab gleiten und ein kilometerweites Gebiet abdecken. Dies wäre in der Lage, die kleinen Blitze von Neutrinos zu erkennen, wenn sie auf den Ozean treffen.
Natürlich gibt es Probleme mit dem Design. Zum einen halten die Stränge in einem so ungeheuer großen Ozean wie dem Pazifik nicht wirklich still. Und das größte Gewässer auf Die Erde ist nicht voll von reinem Wasser, mit Plankton, Salz und einer Menge Fischkot, die wie ein großes Durcheinander herumgleiten. Diese und andere Vorgänge im Pazifik werden die Lichtmuster zwischen den Strängen verändern, was bedeutet, dass es nicht einfach sein wird, Neutrino zu messenWechselwirkungen, und Wissenschaftler müssen die kolossale Vorrichtung ständig neu kalibrieren. Zum jetzigen Zeitpunkt existiert sie nicht, aber das Forschungsteam dahinter beabsichtigt, in den kommenden Jahren einen kleineren, zweisträngigen Proof of Concept zu konstruieren. Wenn es funktioniert, wirmöglicherweise am Rande einer neuen Art kosmischer Studien, in beispiellosem Umfang.