Νετρίνο

Βρέθηκαν τα πρώτα κοσμικά νετρίνα στην Ανταρκτική.

Το διεθνές Παρατηρητήριο IceCube στην Ανταρκτική εντόπισε με βεβαιότητα τα πρώτα κοσμικά νετρίνα, τα φευγαλέα υποατομικά σωματίδια που δημιουργούνται σε βίαια συμβάντα σε μακρινές περιοχές του σύμπαντος και φθάνουν μέχρι τη Γη, διαπερνώντας οτιδήποτε στερεό συναντούν στον δρόμο τους (πχ τα σώματά μας), καθώς δεν αλληλεπιδρούν σχεδόν καθόλου με τα άτομα της κανονικής ύλης.

Το συγκεκριμένο υπόγειο «παγωμένο» παρατηρητήριο κοντά στον Νότιο Πόλο προσπαθεί από το 2010 να «πιάσει» κάποιο από αυτά τα σωματίδια- φαντάσματα και φαίνεται πως επιτέλους, μετά από αρκετές απογοητεύσεις, τα κατάφερε, ανιχνεύοντας μάλιστα όχι ένα, αλλά 28 νετρίνα. Η σχετική δημοσίευση έγινε στο περιοδικό "Science", σύμφωνα με τις βρετανικές «Γκάρντιαν» και «Ιντιπέντεντ» και το Space.com και χαιρετίστηκε διεθνώς ως μία από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις στην αστρο-σωματιδιακή φυσική.

«Πρόκειται για τεράστιο εύρημα. Μπορεί να σηματοδοτεί τη ξεκίνημα της αστρονομίας νετρίνων», δήλωσε ο Ντάρεν Γκραντ, καθηγητής φυσικής του καναδικού πανεπιστημίου της Αλμπέρτα και ένας από τους επικεφαλής του διεθνούς ερευνητικού προγράμματος του IceCube (ένα είδος "CERN των πάγων"), στο οποίο συμμετέχουν 260 επιστήμονες από 11 χώρες (ΗΠΑ, Βρετανία, Γερμανία, Σουηδία, Βέλγιο, Ελβετία, Ιαπωνία, Καναδάς, Ν. Ζηλανδία, Αυστραλία και Ν. Κορέα).

Τα νετρίνα είναι σωματίδια χωρίς ηλεκτρικό φορτίο και με μηδαμινή μάζα, τα οποία σχηματίζονται στους πυρήνες των ατόμων και ταξιδεύουν στο διάστημα σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Αν και υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός από αυτά στο σύμπαν (τρισεκατομμύρια νετρίνα με προέλευση τον Ήλιο μάς «βομβαρδίζουν» κάθε μέρα), περνάνε τελείως απαρατήρητα.

Ορισμένα νετρίνα έχουν πολύ μεγαλύτερη ενέργεια, καθώς προέρχονται από πολύ πιο μακρινές και ισχυρές πηγές σε σχέση με τον Ήλιο, όπως από εκρήξεις ακτίνων γάμμα σε άλλους γαλαξίες, μαύρες τρύπες και ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (κβάζαρ), για αυτό λέγονται «κοσμικά νετρίνα».

Η παρατήρηση αυτών των μακρινών «αγγελιαφόρων» μπορεί να ρίξει περισσότερο φως στα πιο βίαια γεγονότα του σύμπαντος.

Οι πρώτες ενδείξεις ανίχνευσης κοσμικών νετρίνων που δεν προέρχονταν από τον Ήλιο, είχαν υπάρξει το 1987 και ως πηγή τους θεωρήθηκε μια σχετικά κοντινή έκρηξη σούπερ- νόβα στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος. Το 2012 ανιχνεύθηκαν τα δύο πρώτα πιθανά κοσμικά νετρίνα από το IceCube, τα οποία πήραν τα χαϊδευτικά ονόματα «Μπερτ» και «Έρνι». Οι νέες μετρήσεις επιβεβαίωσαν πλέον την ύπαρξη 28 κοσμικών νετρίνων.

Τα 28 νετρίνα που «έπιασε» το IceCube, προέρχονται από άγνωστες μακρινές πηγές εκτός του ηλιακού μας συστήματος, καθώς έχουν υψηλή ενέργεια άνω των 30 TeV, ενώ δύο από αυτά άνω των 1.000 TeV, όταν -συγκριτικά- ο αναβαθμισμένος επιταχυντής του CERN το 2015 θα κάνει συγκρούσεις σωματιδίων με συνολική ενέργεια 14 ΤeV.

O ανιχνευτής (το αντίστοιχο των συμβατικών τηλεσκοπίων) δεν βρίσκεται ούτε στο διάστημα, ούτε καν στην επιφάνεια της Γης, αλλά αντίθετα βαθιά στο υπέδαφος. Καταλαμβάνει όγκο ενός κυβικού χιλιομέτρου κάτω από τους πάγους (εξ ου και το όνομά του) και περιλαμβάνει 5.160 ψηφιακούς οπτικούς αισθητήρες βυθισμένους με 86 χαλύβδινα καλώδια μέσα σε τρύπες που έχουν βάθος 1,5 έως 2,5 χιλιομέτρων κάτω από την επιφάνεια του πάγου.

Όταν κάποιο νετρίνο τύχει να αλληλεπιδράσει με κάποιον ατομικό πυρήνα, τότε ο αισθητήρας καταγράφει τη σύγκρουση σαν μια «χιονοστιβάδα» άλλων σωματιδίων που εκπέμπουν φως. Όσο πιο έντονο είναι το παραγόμενο φως, τόσο υψηλότερης ενέργειας ήταν το νετρίνο που πιάστηκε στα παγωμένα δίχτυα του IceCube, που βρίσκεται στο ερευνητικό κέντρο Σκοτ-Αμούντσεν.

Η ανακάλυψη στην Ανταρκτική θα δώσει ώθηση και σε άλλους «ανταγωνιστικούς» ανιχνευτές νετρίνων, που σχεδιάζονται ή ήδη κατασκευάζονται σε άλλα μέρη του κόσμου, όπως στα βάθη της Μεσογείου Θάλασσας.

http://www.defencenet.gr/defence/item/%CF%84%CE%B5%CF%81%CE%AC%CF%83%CF%84%CE%B9%CE%B1-%CE%B1%CE%BD%CE%B1%CE%BA%CE%AC%CE%BB%CF%85%CF%88%CE%B7-%CE%B2%CF%81%CE%AD%CE%B8%CE%B7%CE%BA%CE%B1%CE%BD-%CF%84%CE%B1-%CF%80%CF%81%CF%8E%CF%84%CE%B1-%CE%BA%CE%BF%CF%83%CE%BC%CE%B9%CE%BA%CE%AC-%CE%BD%CE%B5%CF%84%CF%81%CE%AF%CE%BD%CE%B1-%CF%83%CF%84%CE%B7%CE%BD-%CE%B1%CE%BD%CF%84%CE%B1%CF%81%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE

Νετρίνα από το υπερπέραν.

Πριν από περίπου δύο εβδομάδες η ερευνητική ομάδα του τηλεσκοπίου IceCube στην Ανταρκτική ανακοίνωσε με ένα άρθρο στην επιθεώρηση «Science» ότι εντόπισε 28 νετρίνα πολύ υψηλής ενέργειας – ή αλλιώς «κοσμικά νετρίνα» – προκαλώντας ιδιαίτερη συγκίνηση στην επιστημονική κοινότητα. Αν ανήκετε στο λεγόμενο «εκτός» των θετικών επιστημών κοινό ίσως σας είναι δύσκολο να συμμεριστείτε αυτόν τον ενθουσιασμό. Υπάρχουν όμως μια σειρά λόγοι που μπορούν να σας κάνουν τουλάχιστον να τον καταλάβετε. Κατ’ αρχάς τα νετρίνα αυτά, τα οποία έρχονται από το μακρινό Σύμπαν, είναι εξαιρετικά ακριβοθώρητα – οι φυσικοί τα «κυνηγούν» εδώ και δεκαετίες και αυτή είναι η πρώτη φορά που όπως φαίνεται κατόρθωσαν να τα «συλλάβουν» σε μια ικανή ποσότητα ώστε να τα παρατηρήσουν. Δεύτερον, η πολυπόθητη μελέτη αυτού του είδους των νετρίνων αναμένεται να ανοίξει μια εντελώς νέα αστρονομία, η οποία θα δει ακόμη πιο μακριά στον κόσμο μας προσφέροντας καινούργιες πολύτιμες γνώσεις. Τρίτον – και εδώ μάλλον θα συγκινηθείτε ή ακόμη και θα πληγωθείτε –, ένα τέτοιο σπουδαίο επίτευγμα θα μπορούσε ενδεχομένως να είχε γίνει εδώ, στη χώρα μας. Μόνο που το πρόγραμμα που θα ήταν σε θέση να το υλοποιήσει αυτή τη στιγμή φαίνεται να έχει ναυαγήσει στα ανοιχτά της Πύλου, σε μεγάλο βαθμό λόγω... ελληνικής κακοδαιμονίας.

(Ο ίδιος ο κ. Ρεσβάνης βλέπει το «παιδί» του να αργοπεθαίνει. «Τελείωσε, κλείνουμε» δηλώνει μιλώντας στο «Βήμα». «Είμαστε εκατό φορές καλύτεροι από την Ανταρκτική αλλά εκείνοι είχαν την Αμερική από πίσω τους, εμείς είχαμε την ελληνική μιζέρια των μνημονίων και την αβελτηρία του κ. Αρβανιτόπουλου. Και όχι μόνο του σημερινού υπουργού, αλλά και την ασυνέχεια της ελληνικής διοίκησης πριν από αυτόν, διότι έρχεται ένας γενικός γραμματέας και λέει μαζί σας παιδιά, μετά έρχεται ο επόμενος και αλλάζει, τα παίρνει πίσω, το οποίο σημαίνει ότι οι ξένοι γελάνε μαζί σου. Για να γίνει ένα μακρόπνοο έργο σε βάθος χρόνου και να είναι στην κόψη της τεχνολογίας χρειάζεται διοικητική υποστήριξη με συνέπεια και συνέχεια. Στην Ελλάδα είναι καλαμπούρι».

Εξίσου απαισιόδοξος για το μέλλον είναι ο κ. Σιώτης. «Θεωρώ ότι η ιστορία του τηλεσκοπίου έχει παγώσει, εκτός αν υπάρξει μια πολύ συνταρακτική ανακάλυψη από τον Νότιο Πόλο. Δεν πρόκειται να ξαναζωντανέψει διότι είναι πολύ απλό, οι πόροι είναι περιορισμένοι και στην Ευρώπη υπάρχουν πολλές επιστημονικές κοινότητες οι οποίες προωθούν η καθεμιά τη δική της ατζέντα. Επιπλέον οι κανόνες χρηματοδότησης από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης ενθαρρύνουν τον κατακερματισμό της προσπάθειας με αποτέλεσμα η Ευρώπη να μην είναι ανταγωνιστική με τις ΗΠΑ», λέει στο «Βήμα».

«Ενδεχομένως όμως αν έκανε την τρέλα η Ελλάδα να πει επενδύω τα 50 εκατομμύρια από το ΕΣΠΑ σε αυτή την ιστορία, θα μπορούσε να συμπαρασύρει ορισμένους. Φυσικά εφόσον η επιστήμη το δικαιολογεί, σε συνδυασμό δηλαδή με μια ανακίνηση του ενδιαφέροντος λόγω του IceCube. Τότε θα μπορούσα να φανταστώ τη Γερμανία να βάζει άλλα 50 εκατομμύρια».

Από την πλευρά του ο κ. Ραπίδης επισημαίνει ότι το πρόγραμμα ΚΜ3NeT για την κατασκευή ενός μεγάλου τηλεσκοπίου νετρίνων είναι το μόνο από τα μεγάλα ερευνητικά προγράμματα της Ευρωπαϊκής Ενωσης που θα μπορούσε να υλοποιηθεί στη χώρα μας. «Πρέπει να πάρουμε την πρωτοβουλία και να το προσελκύσουμε» λέει. «Θα είναι κάτι που θα μας φέρει στην πρώτη γραμμή του ερευνητικού γίγνεσθαι και θα μας κάνει υπερήφανους, θα είναι ένα βήμα προς τα εμπρός μέσα στη δύσκολη περίοδο που περνάμε».

Περισσότερα:

http://www.tovima.gr/science/article/?aid=546537

SuperKamiokande: τα νετρίνα αλλάζουν γεύση τη νύχτα.

Πριν από περίπου 30 χρόνια είχε προταθεί πως τα νετρίνα αλλάζουν «γεύση» όταν διασχίζουν πυκνές ποσότητες ύλης. Έπειτα από 18 χρόνια ερευνών, τα πειράματα στον ανιχνευτή νετρίνων Super SuperKamiokande στην Ιαπωνία έρχονται να επιβεβαιώσουν τη συγκεκριμένη θεωρία.

Τα νετρίνα είναι ίσως τα σωματίδια που περιστοιχίζονται από τα μεγαλύτερα μυστήρια, τουλάχιστον σε σχέση με τα υπόλοιπα γνωστά στοιχειώδη σωματίδια. Έχουν μία πολύ μικρή μάζα, αν και αυτή δεν έχει μετρηθεί ποτέ πειραματικά, ενώ όντας ηλεκτρικά ουδέτερα αντιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη, κάτι που πρακτικά τους επιτρέπει να τη διαπερνούν δίχως να συναντούν εμπόδια.

Χαρακτηριστικό είναι πως 65 δισεκατομμύρια νετρίνα με προέλευση τον Ήλιο διαπερνούν κάθε τετραγωνικό εκατοστό μας κάθε δευτερόλεπτο, χωρίς να γίνονται αντιληπτά.

Τουλάχιστον όχι δίχως τη βοήθεια τεράστιων ανιχνευτών όπως ο SuperKamiokande ή το ΝESTOR στην Πήλο. Ο SuperKamiokande στον οποίο έγινε η ανακάλυψη, αποτελείται από μία δεξαμενή 50.000 τόνων νερού θαμμένη εντός ενός βουνού, 300 χλμ δυτικά του Τόκιο, στην οποία βρίσκονται 11.000 φωτοανιχνευτές, έτοιμοι να σημάνουν το πέρασμα κάποιου νετρίνου.

Τα νετρίνα χωρίζονται σε τρεις τύπους (ή γεύσεις): νετρίνα ηλεκτρονίων, μιονίων και ταυ. Αυτό που αποκάλυψαν οι ερευνητές στον ιαπωνικό ανιχνευτή, είναι πως τα νετρίνα ηλεκτρονίων με προέλευση από τον Ήλιο που λαμβάνουν τη νύχτα είναι περισσότερα σε σύγκριση με αυτά που λαμβάνουν κατά τη διάρκεια της ημέρας. Καθώς τη νύχτα, τα νετρίνα έχουν διασχίσει τη Γη σε σύγκριση με τη μέρα όπου φτάνουν κατευθείαν από τον Ήλιο, η συγκεκριμένη παρατήρηση ενισχύει την άποψη πως αλλάζουν γεύσεις καθώς διασχίζουν την ύλη.

Τα νετρίνα είναι γνωστό πως αλλάζουν γεύση ούτως η άλλως κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους, ακόμη και στον κενό χώρο. Σε ενέργειες της τάξης των 2 MeV για παράδειγμα, σχεδόν τα μισά νετρίνα ηλεκτρονίων από τον Ήλιο αλλάζουν γεύση πριν φτάσουν στη Γη, και σε μεγαλύτερες ενέργειες το ίδιο συμβαίνει για ακόμη περισσότερα, κάτι που σημαίνει πως θα πρέπει να λαμβάνονται στους επίγειους ανιχνευτές λιγότερα τέτοια νετρίνα από το αναμενόμενο (ένα φαινόμενο που ονομάζεται Mikheyev–Smirnov–Wolfenstein από τα ονόματα των εμπνευστών του).

Πέρα όμως από την επιβεβαίωση του φαινομένου MSW, οι φυσικοί ανακάλυψαν στα δεδομένα του SuperKamiokande μια αύξηση 3.2% στα νετρίνα ηλεκτρονίων τις νυχτερινές ώρες. Με άλλα λόγια, η Γη «ανάγκασε» κάποια από τα νετρίνα των άλλων 2 ειδών να ξαναγυρίσουν σε νετρίνα ηλεκτρονίου, αντιστρέφοντας την αλλαγή που είχαν υποστεί στο ταξίδι τους από τον Ήλιο.

Αν και θα χρειαστεί ακόμη κάποιος καιρός για να επιβεβαιωθεί η επιστημονική ανακάλυψη, οι ερευνητές πιστεύουν πως το συγκεκριμένο φαινόμενο μπορεί να φανεί πολύ χρήσιμο σε διάφορες εφαρμογές, όπως για παράδειγμα την έρευνα του εσωτερικού της Γης μέσω της αλλαγής γεύσης των νετρίνων.

http://physicsgg.me/2014/03/14/superkamiokande-%cf%84%ce%b1-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%ce%b1-%ce%b1%ce%bb%ce%bb%ce%ac%ce%b6%ce%bf%cf%85%ce%bd-%ce%b3%ce%b5%cf%8d%cf%83%ce%b7-%cf%84%ce%b7-%ce%bd%cf%8d%cf%87%cf%84%ce%b1/

Πείραμα JUNO: η Κίνα στο κυνήγι νετρίνων.

Μία μεγάλη επένδυση ετοιμάζει η Κίνα στο ερευνητικό της πρόγραμμα για τη σωματιδιακή φυσική, με το πείραμα JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory)

http://english.ihep.cas.cn/rs/fs/juno0815/

το οποίο προτάθηκε για πρώτη φορά πέρυσι αλλά πριν λίγες ημέρες επισημοποιήθηκε με τη συνεργασία έξι ακόμη κρατών. Το JUNO θα είναι ένας γιγάντιος ανιχνευτής νετρίνων ο οποίος θα κατασκευαστεί στην πόλη Γιανγκμέν της Κίνας, 100 χιλιόμετρα έξω από το Χονγκ-Κονγκ.

Τα νετρίνα αποτελούν τα στοιχειώδη σωματίδια με την πιο αχαρτογράφητη συμπεριφορά: έχουν μία πολύ μικρή μάζα αλλά δεν είναι ακριβώς γνωστός ο μηχανισμός με τον οποίο την αποκτούν, έχουν τρεις διαφορετικούς τύπους και εναλλάσσουν τύπο με άγνωστο επίσης τρόπο, ενώ αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την υπόλοιπη ύλη, γεγονός που τους επιτρέπει να τη διαπερνάν πρακτικά ανενόχλητα (δισεκατομμύρια νετρίνα διασχίζουν το σώμα μας κάθε στιγμή).

Το πείραμα JUNO βασίζεται σε δύο συστατικά μέρη: τον ανιχνευτή και την πηγή των νετρίνων. Ο ανιχνευτής που έχει προταθεί αποτελείται από μία ακρυλική σφαίρα διαμέτρου 34.5 μέτρων, γεμάτη με ένα ειδικό υγρό που αυξάνει τις πιθανότητες για να αντιδράσει με διερχόμενα νετρίνα. Όταν ένα νετρίνο αντιδράσει με το υγρό, μία αλυσιδωτή αντίδραση προκαλεί δύο μικρές λάμψεις και μία επιπρόσθετη σφαίρα που περιβάλλει την πρώτη, αποτελούμενη από φωτοανιχνευτές, λαμβάνει το σήμα.

Όσο περισσότερο υγρό περιλαμβάνει ένα πείραμα ανίχνευσης νετρίνων, τόσο πιο πιθανό είναι και να τα παρατηρήσει. Το πείραμα Borexino για παράδειγμα στο Γκραν Σάσσο της Ιταλίας χρησιμοποιεί 300 τόνους υγρού, ενώ το KamLand στην Ιαπωνία 1.000 τόνους.

Το JUNO είναι σχεδιασμένο να έχει στον πυρήνα του μία δεξαμενή από 20.000 τόνους, επιτρέποντάς του να ανιχνεύει πολλά περισσότερα νετρίνα από κάθε άλλο πείραμα που δε μελετά νετρίνα κοσμικής προέλευσης.

Την πηγή των νετρίνων θα αποτελέσουν τα δύο κοντινά πυρηνικά εργοστάσια, ο συνδυασμός των οποίων αναμένεται να τροφοδοτήσει το JUNO με μεγάλη πυκνότητα σωματιδίων. Για την προστασία του πειράματος από άλλα είδη ακτινοβολίας, το JUNO θα τοποθετηθεί 800 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους.

Το πείραμα, το οποίο αναμένεται να ξεκινήσει να λειτουργεί το 2020, θα προσπαθήσει να απαντήσει σε μία σειρά από ανοικτά ερωτήματα για τη συμπεριφορά των νετρίνων και να βελτιώσει την ακρίβεια των υπαρχόντων μετρήσεων.

Τα έξι κράτη που θα βοηθήσουν την Κίνα σε αυτό το εγχείρημα είναι η Γαλλία, η Φινλανδία, η Γερμανία, η Τσεχία, η Ιταλία και η Ρωσία, ενώ και πολλοί Αμερικανοί επιστήμονες έχουν εκδηλώσει ενδιαφέρον για συμμετοχή.

http://physicsgg.me/2014/08/30/%cf%80%ce%b5%ce%af%cf%81%ce%b1%ce%bc%ce%b1-juno-%ce%b7-%ce%ba%ce%af%ce%bd%ce%b1-%cf%83%cf%84%ce%bf-%ce%ba%cf%85%ce%bd%ce%ae%ce%b3%ce%b9-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%cf%89%ce%bd/

H μάζα των νετρίνων λύνει ένα κοσμολογικό μυστήριο.

Μία ομάδα αστρονόμων από τα πανεπιστήμια του Νόττινχαμ και του Μάντσεστερ έλυσαν ένα από τα αινίγματα της σύγχρονης κοσμολογίας, υπολογίζοντας στην πορεία τη μάζα των φευγαλέων νετρίνων.

Οι ερευνητές ασχολήθηκαν με την ασυμφωνία από τα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου Planck, το οποίο μέτρησε την ακτινοβολία από τον απόηχο της Μεγάλης Έκρηξης (Cosmic Microwave Background) με τη μεγαλύτερη ακρίβεια μέχρι σήμερα, και μετρήσεων της καμπυλότητας του Σύμπαντος.

Η ακτινοβολία υποβάθρου CMB είναι το αρχαιότερο φως στο Σύμπαν και η μελέτη της έχει επιτρέψει στους επιστήμονες να κάνουν εκτιμήσεις για το μέγεθος κοσμολογικών παραμέτρων, όπως ποσότητα ύλης που περιέχεται στο Σύμπαν, ή η ηλικία του.

Αν και η μορφή της ακτινοβολίας αυτής είναι σε πρώτο βαθμό ομοιογενής (σε κλίμακα 5 δεκαδικών ψηφίων), κάποιες αρχικές απειροελάχιστες κβαντικές διακυμάνσεις ήταν οι «σπόροι» από τους οποίους προέκυψαν οι δομές στο Σύμπαν (γαλαξίες, σμήνη γαλαξιών κτλ).

Στην πορεία του χρόνου, η ελκτική δύναμη της βαρύτητας ενίσχυε αυτές τις τοπικές διακυμάνσεις, δημιουργώντας έτσι σχηματισμούς μεγάλης κλίμακας.

Από τα δεδομένα του Planck όμως, οι επιστήμονες θα περίμεναν το σχηματισμό περισσότερων γαλαξιακών σμηνών στο Σύμπαν σε σχέση με αυτούς που παρατηρούν, όπως επίσης και μία μεγαλύτερη έκταση στο φαινόμενο του βαρυτικού φακού, όπου η βαρύτητα των μεγάλων δομών δρα ως μεγεθυντικός φακός που εστιάζει την ακτινοβολία που υπάρχει γύρω τους σε μία συγκεκριμένη κατεύθυνση.

Η απάντηση που δίνουν οι επιστήμονες σε αυτή τη διαφωνία των πειραματικών δεδομένων, βρίσκεται στη μάζα των νετρίνων, τα οποία είναι σωματίδια που εικάζεται πως έχουν μία απειροστή μάζα, αν και αυτή δεν έχει μετρηθεί ποτέ πειραματικά. Αντιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη

(65 δισεκατομμύρια τέτοια σωματίδια με προέλευση τον Ήλιο διαπερνούν κάθε τετραγωνικό εκατοστό μας κάθε δευτερόλεπτο, χωρίς ασφαλώς να γίνονται αντιληπτά), ενώ χωρίζονται σε τρεις τύπους: νετρίνα ηλεκτρονίων, μιονίων και ταυ.

Οι ερευνητές εκτιμούν πως εάν συνυπολογιστεί η μάζα των νετρίνων στο Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας, οι ασυμφωνίες στις παρατηρήσεις του Planck με τις υπόλοιπες αστρονομικές παρατηρήσεις παύουν να υπάρχουν.

Προχώρησαν μάλιστα στον υπολογισμό του εύρους τιμών για τη μάζα των νετρίνων, καταλήγοντας πως και τα τρία είδη μαζί πρέπει να ζυγίζουν 0.320 +/- 0.081 eV (1.5 εκατομμύρια φορές πιο ελαφριά από τα ηλεκτρόνια), της τάξης δηλαδή των 10-36 κιλών.

Εάν αυτές οι τιμές είναι αληθείς, πέρα από την κατανόηση φαινομένων κοσμολογίας, η συγκεκριμένη έρευνα έχει και μεγάλη αξία για τη Σωματιδιακή Φυσική. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters.

http://www.naftemporiki.gr/story/764254/h-maza-ton-netrinon-lunei-ena-kosmologiko-mustirio

Εντόπισαν νετρίνα από την καρδιά του Ηλιου.

Διεθνής ομάδα επιστημόνων εντόπισε για πρώτη φορά νετρίνα που δημιουργήθηκαν στον πυρήνα του Ηλιου. Η ανακάλυψη θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση τόσο αυτών των «εξωτικών» σωματιδίων όσο και της λειτουργίας του μητρικού μας άστρου.

Τα νετρίνα είναι στοιχειώδη σωματίδια που δημιουργούνται κατά τη ραδιενεργό διάσπαση, δηλαδή κατά τη διάρκεια πυρηνικών αντιδράσεων όπως αυτές που συντελούνται στο εσωτερικό των άστρων και στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Δημιουργούνται επίσης κατά την αλληλεπίδραση των κοσμικών ακτίνων με άτομα ύλης.

Τα περισσότερα νετρίνα που φθάνουν στη Γη προέρχονται από τον Ηλιο. Το πρόβλημα με τα συγκεκριμένα σωματίδια έγκειται κυρίως στο ότι είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν γιατί αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη και επιπλέον κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Υπολογίζεται ότι κάθε τετραγωνική ίντσα στη Γη δέχεται την επίσκεψη 420 δισ. νετρίνων από τον Ηλιο κάθε δευτερόλεπτο!

Ορισμένα νετρίνα έχουν πολύ μεγαλύτερη ενέργεια, καθώς προέρχονται από πολύ πιο μακρινές και ισχυρές πηγές σε σχέση με τον Ήλιο, όπως από εκρήξεις ακτίνων γάμμα σε άλλους γαλαξίες, μαύρες τρύπες και ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (κβάζαρ), γι’ αυτό και λέγονται «κοσμικά νετρίνα». Η παρατήρηση αυτών των μακρινών «αγγελιαφόρων» μπορεί να ρίξει περισσότερο φως στα πιο βίαια γεγονότα του Σύμπαντος.

Διεθνής ομάδα φυσικών με επικεφαλής τον Αντρέα Ποκάρ του Πανεπιστημίου Amherst στη Μασαχουσέτη χρησιμοποίησε το Borexino, ένα υπερευαίσθητο ανιχνευτή που είναι εγκατεστημένος σε ένα εργαστήριο σε βάθος 1,4 χλμ κάτω από τα Απέννινα Ορη στην Ιταλία. Με τη βοήθεια του Borexino οι ερευνητές κατάφεραν να εντοπίσουν νετρίνα που είχαν παραχθεί στον πυρήνα του Ηλιου.

Σύμφωνα με τους ερευνητές τα νετρίνα που εντόπισαν παρήχθησαν στη λεγόμενη αλυσίδα p-p (ή κύκλος p-p) στον μηχανισμό της πυρηνικής σύντηξης. Η αλυσίδα p-p θεωρείται το αρχικό στάδιο της όλης διεργασίας από την οποία προκύπτει το 99% της ενέργειας του Ηλιου. Η ανακάλυψη αναμένεται να προσφέρει νέα στοιχεία για τα νετρίνα και ειδικότερα για τη διάρκεια της ζωής τους αλλά και κάποιες από τις ιδιότητες τους. Επίσης φωτίζονται οι διεργασίες στο εσωτερικό του μητρικού μας άστρου.

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=627202

Νετρίνα λύνουν κοσμικό μυστήριο.

Σύμφωνα με μία νέα έρευνα, ο σχεδόν ταυτόχρονος εντοπισμός μιας έντονης δραστηριότητας ακτινών Χ από το κέντρο του Γαλαξία, με πολύ ενεργά νετρίνα που έφθασαν από την ίδια κατεύθυνση, ίσως αποτελέσει κλειδί στη λύση του μυστηρίου της προέλευσης των κοσμικών ακτίνων.

Οι κοσμικές ακτίνες αποτελούνται από φορτισμένα σωματίδια με μεγάλη μάζα τα οποία διασχίζουν το Σύμπαν με ενέργειες πολύ μεγαλύτερες και από τους πιο ισχυρούς επιταχυντές σωματιδίων που κατασκευάζουμε στη Γη.

Ένας από τους μηχανισμούς που μπορεί να επιταχύνει τα σωματίδια σε τόσο υψηλές ταχύτητες είναι οι αστρικές εκρήξεις σουπερνόβα, ενώ άλλες κοσμικές ακτίνες έχουν άγνωστες μέχρι στιγμής πηγές αφού οι ιδιότητές τους δε μπορούν να εξηγηθούν από κάποιο γνωστό μηχανισμό.

«Η προέλευση των κοσμικών ακτίνων είναι μία από τις πιο ενδιαφέρουσες ερωτήσεις στη σύγχρονη αστροφυσική, επειδή όμως η πορεία τους αλλοιώνεται από την παρουσία μαγνητικών πεδίων, η ανίχνευση της πηγής τους είναι μία δύσκολη υπόθεση», εξηγεί ο Τοσιχίριο Φούτζι, πειραματικός φυσικός στο πανεπιστήμιο του Σικάγο.

Πέρα από τις κοσμικές ακτίνες, υπάρχουν και τα νετρίνα, σωματίδια με πολύ μικρή μάζα και δίχως ηλεκτρικό φορτίο τα οποία είναι επίσης υποπροϊόντα των διαδικασιών που γεννούν τις κοσμικές ακτίνες. Καθώς τα νετρίνα δε παρεκκλίνουν από την πορεία τους υπό την παρουσία ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, μπορούν να αποτελέσουν κλειδί για τη λύση του μυστηρίου των κοσμικών ακτίνων, αρκεί να διαπιστωθεί πως προέρχονται από μία κοινή πηγή.

Σύμφωνα με μία νέα έρευνα που δημοσιεύει το επιστημονικό περιοδικό Physical Review D, οι επιστήμονες έγιναν μάρτυρες μιας τέτοιας σύμπτωσης, όταν στις 9 Φεβρουαρίου του 2012 το διαστημικό τηλεσκόπιο Chandra είχε καταγράψει μία έντονη λάμψη ακτίνων Χ με προέλευση το κέντρο του Γαλαξία, στο οποίο πιστεύεται πως βρίσκεται μία υπερμεγέθης μαύρη τρύπα.

Τρεις ώρες αργότερα (χρονική περίοδο κατάλληλη ώστε τα μεγαλύτερα σωματίδια να έχουν διασπαστεί σε μικρότερα, μεταξύ των οποίων και νετρίνα), ένα τηλεσκόπιο νετρίνων που στεγάζεται στην Ανταρκτική εντόπισε ένα από τα πιο ενεργά νετρίνα που έχουν καταγραφεί ποτέ, επίσης με προέλευση το γαλαξιακό κέντρο, συνιστώντας πως ίσως η πηγή του να βρισκόταν εκεί.

Για να πειστούν οι επιστήμονες πως τα συγκεκριμένα νετρίνα που εντόπισαν το 2012 προέρχονται από το κέντρο του Γαλαξία θα χρειαστούν εκτενέστερες μετρήσεις σε όλο το φάσμα των ενεργειών, προκειμένου να υπολογιστεί και η ενέργεια του «επιταχυντή» που τα έστειλε στην άλλη άκρη του Γαλαξία. Εάν η ανακάλυψη επαληθευτεί θα πρόκειται για την πρώτη διαπιστωμένη πηγή νετρίνων υψηλών ενεργειών που ανακαλύπτεται ποτέ και θα αποτελέσει ένα μεγάλο βήμα για την αποκρυπτογράφηση του μυστηρίου της πηγής των κοσμικών ακτίνων.

http://www.naftemporiki.gr/story/863739/netrina-lunoun-kosmiko-mustirio

Ανιχνεύοντας νετρίνα στο πείραμα NOvA

Τα νετρίνα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα στοιχειώδη σωματίδια, σχεδόν χωρίς μάζα και ανήκουν στην κατηγορία των λεπτονίων. Αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη, μόνο διαμέσου των ασθενών δυνάμεων και για τον λόγο αυτό μπορούν να διασχίσουν ανεπηρέαστα τοίχους, βράχους, βουνά αλλά και ολόκληρους πλανήτες!

To πείραμα NOvA στοχεύει στην μελέτη της φύσης αυτών των σωματιδίων, πίσω από τα οποία κρύβονται κάποιες από τις απαντήσεις σχετικά με την κατανόηση του σύμπαντος.

Πρόκειται για το μεγαλύτερο πείραμα νετρίνων που πραγματοποιήθηκε ποτέ στις ΗΠΑ και περιλαμβάνει δυο ανιχνευτές νετρίνων σε απόσταση 500 μιλίων μεταξύ τους.

Οι ανιχνευτές κατασκευάστηκαν κατά μήκος της διαδρομής της δέσμης των νετρίνων που δημιουργείται στο Femilab.

Ο ένας ανιχνευτής 300 τόνων τοποθετήθηκε κοντά στο σημείο που παράγονται τα νετρίνα, για να ελέγχει τα σωματίδια μόλις ξεκινούν το ταξίδι τους, ενώ ο δεύτερος ανιχνευτής 14.000 τόνων, σε απόσταση 500 μιλίων για να ανιχνεύει τις πιθανές αλλαγές των τριών τύπων νετρίνων: νe, ντ και νμ. Το πείραμα αυτό έχει σκοπό να μελετήσει και τις μάζες των τριών τύπων νετρίνων και να προσδιορίσει ποιο από αυτά είναι το βαρύτερο.

Στην ομάδα του πειράματος NΟvΑ συμμετέχουν 208 επιστήμονες από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Βραζιλία, την Τσεχία, την Ελλάδα, την Ινδία, τη Ρωσία και το Ηνωμένο Βασίλειο.

Βίντεο:

http://physicsgg.me/2014/10/09/%ce%b2%ce%af%ce%bd%cf%84%ce%b5%ce%bf-%ce%b1%ce%bd%ce%b9%cf%87%ce%bd%ce%b5%cf%8d%ce%bf%ce%bd%cf%84%ce%b1%cf%82-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%ce%b1-%cf%83%cf%84%ce%bf-%cf%80%ce%b5%ce%af%cf%81/

Νέο πείραμα για τον «γρίφο» της μάζας των νετρινων.

Ξεκίνησε τη λειτουργία της στις ΗΠΑ η μεγαλύτερη πειραματική διάταξη που κατασκευάσθηκε ποτέ για να εξιχνιάσει τα μυστήρια των νετρινων. Η διάταξη αποτελείται από δύο τεράστιους ανιχνευτές που βρίσκονται σε απόσταση 800 χιλιομέτρων μεταξύ τους, καταγράφοντας τα σωματίδια στην αρχή και το τέλος αυτής της διαδρομής. Έτσι, όπως ελπίζουν οι ειδικοί του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντών Fermilab, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι του πειράματος, θα μπορέσουν να μετρήσουν με ακρίβεια τη μάζα των νετρίνων και να αναλύσουν τις ιδιότητές τους.

Για δεκαετίες, οι φυσικοί θεωρούσαν πως τα νετρίνα έχουν μηδενική μάζα, κάτι που καταρρίφθηκε το 1998 από παρατηρησιακά δεδομένα.

Μέχρι σήμερα όμως, δεν είναι γνωστές οι ακριβείς τιμές της και, ακόμη περισσότερο, για ποιον λόγο τα νετρίνα έχουν μάζα.

Η απρόσμενη ανακάλυψη του 1998 αποκλίνει επίσης από τις προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου, του μοντέλου που περιγράφει τα γνωστά στοιχειώδη σωμάτια και τους 3 από τους 4 τρόπους με τους οποίους αυτά αλληλεπιδρούν. Έτσι, η καλύτερη κατανόηση αυτών των «φευγαλέων» σωματιδίων είναι πιθανό να ανοίξει τον δρόμο για να εξηγηθούν πληρέστερα οι νόμοι της φύσης.

Παράλληλα, τα νετρίνα φαίνεται πως βρίσκονται στην «καρδιά» ενός ακόμη κοσμικού μυστηρίου:

της αιτίας που το σύμπαν μας αποτελείται από ύλη και όχι αντιύλη.

Αν και με τη Μεγάλη Έκρηξη πρέπει να δημιουργήθηκαν ίσες ποσότητες από στοιχειώδη σωματίδια και αντισωματίδια, για κάποιον αδιευκρίνιστο έως σήμερα λόγο στην πορεία η ύλη «επικράτησε» της αντιύλης. Έναν λόγο που οι επιστήμονες πιστεύουν πως θα ανακαλύψουν, αν λύσουν τον «γρίφο» της μάζας των νετρίνων.

Τα νετρίνα κυριολεκτικά κατακλύζουν το σύμπαν, αφού ενδεικτικά κάθε δευτερόλεπτο περίπου 100 τρισεκατομμύρια περνούν μέσα από το σώμα μας. Ωστόσο είναι ακίνδυνα και δεν γίνονται αντιληπτά, αφού αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη. Επίσης, διακρίνονται σε τρία είδη, γνωστά και ως «γεύσεις»: τα νετρίνα ηλεκτρονίων, τα μιονικά νετρίνα και τα νετρίνα ταυ.

Παρ’ όλα αυτά, «μεταμορφώνονται» από το ένα είδος στο άλλο, καθώς μπορούν να αλλάζουν «γεύση».

Η δέσμη των νετρίνων του πειράματος παράγεται στο εργαστήριο Fermi, όπου ο πρώτος ανιχνευτής καταγράφει τα σωμάτια στην αρχή του «ταξιδιού» τους. Κινούμενα με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, τα νετρίνα καλύπτουν σε ελάχιστο χρόνο τα 800 χιλιόμετρα της διαδρομής τους, καταλήγοντας στη βόρεια Μινεσότα, όπου αποτυπώνονται από τον δεύτερο ανιχνευτή.

Μέσα στα επόμενα έξι χρόνια, οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν δέσμες από τρισεκατομμύρια νετρίνα αφού, με δεδομένο ότι τα σωματίδια αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη, ένα πολύ μικρό ποσοστό τους θα μπορέσει να καταγραφεί από τον δεύτερο ανιχνευτή. Επίσης, αν και οι παραγόμενες δέσμες θα αποτελούνται αποκλειστικά από μιονικά νετρίνα, στο τέλος της πορείας τους ένα ποσοστό θα έχει μετατραπεί σε νετρίνα ηλεκτρονίων και νετρίνα ταυ.

http://www.naftemporiki.gr/story/878176/neo-peirama-gia-ton-grifo-tis-mazas-ton-netronion

Νεώτερα από το πείραμα IceCube στον Νότιο Πόλο.

Νέα στοιχεία για τις ιδιότητες των νετρίνων αποκαλύπτει το πείραμα IceCube, με την τεράστια διάταξη που έχει εγκατασταθεί γι’ αυτό τον σκοπό στο Νότιο Πόλο. Τα νετρίνα είναι μία κατηγορία σωματιδίων που αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την ύλη, ώστε να περνούν σχεδόν ανεπηρέαστα μέσα από οποιοδήποτε αντικείμενο. Έτσι, μολονότι ο πλανήτης μας βομβαρδίζεται συνεχώς από εκατομμύρια νετρίνα, πολλά από τα οποία προέρχονται μάλιστα από τα πέρατα του σύμπαντος, το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό διαπερνά αναλλοίωτο μέσα από τη Γη.

Καλύπτοντας ωστόσο ένα μεγάλο όγκο πάγου, η πειραματική διάταξη του IceCube είναι έτσι κατασκευασμένη ώστε να ανιχνεύει τις απειροελάχιστες συγκρούσεις των νετρονίων με άλλα σωματίδια, που γίνονται σε αυτή την περιοχή. Τέτοιες συγκρούσεις επέτρεψαν σε επιστήμονες από το Ινστιτούτο Νιλς Μπορ και άλλους ερευνητές, οι οποίοι συμμετέχουν στο πείραμα, να εκτιμήσουν ορισμένα από τα χαρακτηριστικά αυτών των «φευγαλέων» σωματιδίων.

Αν και σημαντικές ποσότητες νετρίνων παράχθηκαν με τη Μεγάλη Έκρηξη, νέα σωματίδια συνεχίζουν να εκπέμπονται από το εσωτερικό του Ήλιου αλλά και από βίαια κοσμικά φαινόμενα, όπως οι υπερκαινοφανείς αστέρες, ή ακόμη και στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης. Για τον εντοπισμό και τη μελέτη τους, οι επιστήμονες από τις 12 χώρες που συμμετέχουν στο IceCube έχουν εγκαταστήσει έναν τεράστιο ανιχνευτή σωματιδίων μέσα στον πάγο.

Η διάταξη αυτή αποτελείται από 86 κατακόρυφους σωλήνες, κατά μήκος των οποίων υπάρχουν δεκάδες εξαιρετικά ευαίσθητοι αισθητήρες φωτός. Οι σωλήνες είναι τοποθετημένοι σε πηγάδια μέσα στον πάγο, με τέτοιον τρόπο ώστε όλοι μαζί να μπορούν να ανιχνεύσουν συγκρούσεις που γίνονται από 1,5 έως και 2,5 χιλιόμετρα κάτω από την παγωμένη επιφάνεια του Νότιου Πόλου.

Η μεγάλη περιοχή ανίχνευσης είναι απαραίτητη από τη στιγμή που τα νετρίνα αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με την ύλη, και επομένως συγκρούονται πολύ σπάνια με άτομα στον πάγο. Όταν συμβεί αυτό, τότε παράγονται φορτισμένα σωματίδια που εκπέμπουν ακτινοβολία, την οποία μπορούν να «αντιληφθούν» οι αισθητήρες του IceCube.

«Με αυτό τον τρόπο, έχουμε καταγράψει περίπου 35 νετρίνα, τα οποία πιθανότατα προέρχονται από πολύ μακρινές αποστάσεις. Καθώς δεν έχουν αλληλεπιδράσει με οτιδήποτε άλλο στο μακρύ “ταξίδι” τους, μεταφέρουν πληροφορίες από τις πιο απόμακρες περιοχές στο σύμπαν. Εκτός όμως από αυτά τα σπάνια κοσμικά σωματίδια, μελετάμε επίσης τα νετρίνα που παράγονται στη γήινη ατμόσφαιρα», σημειώνει στον ιστότοπο του πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης ο Τζέισον Κόσκινεν, αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Νιλς Μπορ του ιδρύματος και επικεφαλής της δανικής ερευνητικές ομάδας που παίρνει μέρος στο IceCube.

Τα σωματίδια που παράγονται στη «γειτονιά» της Γης δημιουργούνται με τις συγκρούσεις ατμοσφαιρικών μορίων με πρωτόνια υψηλής ενέργειας – τα οποία έχουν προκύψει από μακρινούς υπερκαινοφανείς αστέρες ή κβάζαρ. Τα νετρίνα διαχωρίζονται σε τρία είδη (ταυ, μιονίου και ηλεκτρονίου) και έχουν εξαιρετική μικρή μάζα – μικρότερη από το ένα εκατομμυριοστό της μάζας του ηλεκτρονίου.

«Τα σωματίδια που παράγονται στην ατμόσφαιρα πάνω από τον Βόρειο Πόλο είναι κυρίως νετρίνα μιονίου που, διασχίζοντας 13.000 χιλιόμετρα στο εσωτερικό της Γης, μπορεί να μετασχηματισθούν σε νετρίνα ταυ, πριν ανιχνευθούν στο αντιδιαμετρικό άκρο του πλανήτη και στο IceCube. Από το ποσοστό μετασχηματισμού τους, βγάλαμε χρήσιμα συμπεράσματα για τις φυσικές τους ιδιότητες», εξηγεί ο Δανός ερευνητής.

Οι επιστήμονες παρουσιάζουν αυτά τα συμπεράσματα σε πρόσφατο άρθρο τους στο περιοδικό Physical Review, όπου εξηγούν πως μέσα σε τρία χρόνια ανέλυσαν τις αλληλεπιδράσεις πάνω από 5.200 ατμοσφαιρικών νετρίνων με άτομα στον πάγο. «Ουσιαστικά επιβεβαιώσαμε πειραματικά ότι ένα ποσοστό των σωματιδίων όντως μετασχηματίζονται διαπερνώντας τη Γη, υπολογίζοντας ότι αυτό συμβαίνει για το 20% των νετρίνων», σημειώνει ο Κόσκινεν.

http://physicsgg.me/2015/04/19/%ce%bd%ce%b5%cf%8e%cf%84%ce%b5%cf%81%ce%b1-%ce%b1%cf%80%cf%8c-%cf%84%ce%bf-%cf%80%ce%b5%ce%af%cf%81%ce%b1%ce%bc%ce%b1-icecube-%cf%83%cf%84%ce%bf%ce%bd-%ce%bd%cf%8c%cf%84%ce%b9%ce%bf-%cf%80%cf%8c%ce%bb/

Κατασκοπεύοντας τις ραδιοεκπομπές ενός μοναχικού ηλεκτρονίου.

Για πρώτη φορά, ερευνητές του MIT κατάφεραν να ανιχνεύσουν τα ραδιοκύματα ενός μεμονωμένου ηλεκτρονίου -ένα εντυπωσιακό επίτευγμα που ίσως ανοίγει το δρόμο για την απάντηση ενός κρίσιμου ερωτήματος για τα φευγαλέα σωματίδια νετρίνα.

Οι φυσικοί γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι τα φορτισμένα σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια ακολουθούν σπειροειδείς τροχιές και εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία -ραδιοκύματα στη συγκεκριμένη περίπτωση.

Το φαινόμενο ονομάζεται ακτινοβολία κύκλοτρου και αξιοποιείται σήμερα σε πολλές εφαρμογές όπως η παραγωγή ακτίνων Χ.

Καθώς εκπέμπουν ακτινοβολία, τα σωματίδια σταδιακά χάνουν ενέργεια και κινούνται σε ολοένα και πιο κλειστές τροχιές. Παράλληλα, η συχνότητα της ακτινοβολίας αυξάνεται.

Οι ερευνητές του προγράμματος «Project 8» στο MIT μελέτησαν ηλεκτρόνια που παράγονται όταν το μέταλλο ρουβίδιο-83 υφίσταται ραδιενεργή διάσπαση και μετατρέπεται σε αέριο κρυπτό-83. Κατά την απελευθέρωσή τους τα ηλεκτρόνια έχουν συγκεκριμένη ενέργεια, και οι ερευνητές γνώριζαν πως, αν τα οδηγούσαν σε ένα μαγνητικό πεδίο, τα ραδιοκύματά των ηλεκτρονίων θα είχαν συγκεκριμένη συχνότητα.

«Είναι η ίδια συχνότητα που χρησιμοποιείται στις στρατιωτικές επικοινωνίες -26 gigahertz» σχολιάζει ο Τζο Φορμάτζιο, επίκουρος καθηγητής Φυσικής στο MIT και μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Τα ηλεκτρόνια που προέκυψαν από τη διάσπαση του ρουβιδίου οδηγήθηκαν σε έναν μικρό θάλαμο εκτεθειμένο σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Ο ανιχνευτής που συναρμολόγησαν οι ερευνητές μπόρεσε να καταγράψει τις ραδιοεκπομπές μεμονωμένων ηλεκτρονίων για χρονικό διάστημα αρκετών millisecond, αρκετά για να δει τη συχνότητα της ακτινοβολίας να αυξάνεται καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνταν στις σπειροειδείς, όλο και πιο κλειστές, τροχιές τους.

Είναι ένα εντυπωσιακό επίτευγμα, καθώς η ισχύς της ακτινοβολίας που ανιχνεύθηκε ήταν της τάξης του ενός τετράκις εκατομμυριοστού του watt.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στην έγκριτη επιθεώρηση Physical Review Letters.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1231401967

H αλήθεια είναι ότι η ενέργεια μεμονωμένων ηλεκτρονίων έχει μετρηθεί και στο παρελθόν, όπως επισημαίνει ο δικτυακός τόπος του περιοδικού Science. Σε αυτές τις περιπτώσεις όμως τα ηλεκτρόνια ουσιαστικά απορροφούνταν, ενώ με τη νέα τεχνική δεν καταστρέφονται στη διαδικασία.

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές σε ανακοίνωσή τους, η νέα τεχνική θα μπορούσε να επιτρέψει στους φυσικούς να απαντήσουν σε ένα ερώτημα που τους βασανίζει εδώ και δεκαετίες:

ποια είναι η μάζα των νετρίνων;

Δισεκατομμύρια νετρίνα περνούν κάθε δευτερόλεπτο μέσα από το σώμα μας και διαπερνούν τη Γη χωρίς να γίνονται αντιληπτά, καθώς δεν καταδέχονται να αλληλεπιδράσουν με την κανονική ύλη. Τα νετρίνα έρχονται σε διάφορες ποικιλίες, ή «γεύσεις», οι οποίες μπορούν μυστηριωδώς να μεταμορφώνονται η μία στην άλλη.

Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι να εφαρμόσουν την ίδια τεχνική στο τρίτιο, ένα ισότοπο του υδρογόνου του οποίου ο πυρήνας περιέχει ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια. Το τρίτιο υφίσταται βήτα ραδιενεργή διάσπαση, κατά την οποία το ένα νετρόνιο μεταμορφώνεται σε πρωτόνιο και εκπέμπει ταυτόχρονα ένα ηλεκτρόνιο και ένα νετρίνο.

Το άθροισμα της ενέργειας του νετρίνου και του ηλεκτρονίου πρέπει να ισούται με τη συνολική ενέργεια που απελευθερώθηκε κατά τη ραδιενεργό διάσπαση.

Και αυτό σημαίνει ότι, αν οι ερευνητές καταφέρουν να μετρήσουν την ενέργεια του ηλεκτρονίου κρυφακούγοντας τις ραδιοεκπομπές του μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, θα μπορέσουν επιτέλους να υπολογίσουν την ενέργεια, και επομένως τη μάζα, των νετρίνων.

Αυτός είναι εξάλλου ο στόχος ενός διαφορετικού ερευνητικού προγράμματος που ξεκινά στην Καρλσρούη της Γερμανίας, βασισμένο στον ανιχνευτή Katrin, ο οποίος θα απορροφά τα ηλεκτρόνια.

Παραμένει άγνωστο ποιο πείραμα, το Katrin ή το Project 8, θα απαντήσει πρώτο στο ερώτημα. Μια βασική διαφορά είναι πάντως ότι ο ανιχνευτής Katrin καταλαμβάνει ένα ολόκληρο εργαστήριο, ενώ ο ανιχνευτής ραδιοκυμάτων χωράει στον πάγκο του εργαστηρίου.

Οι δύο ερευνητικές ομάδες συνεργάζονται τώρα για την επιτάχυνση των μελετών.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1231401967

IceCube: Η ανίχνευση των νετρίνων δεν παραπέμπει σε κάποια «εξωτική» θεωρία.

Τα δεδομένα από τα νετρίνα υψηλής ενέργειας που έχουν καταγραφεί από τον ανιχνευτή IceCube στο Νότιο Πόλο δεν χρειάζονται κάποια «εξωτική» φυσική θεωρία για να εξηγηθούν, αφού δεν φαίνεται να αντιβαίνουν σε όσα προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο. Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξαν δύο ανεξάρτητες επιστημονικές ομάδες, οι οποίες πρόσφατα ανέλυσαν τις μετρήσεις του ανιχνευτή και διέψευσαν τις ελπίδες που είχαν δημιουργηθεί για την ανάγκη διατύπωσης ενός νέου θεωρητικού μοντέλου που θα εξηγεί τις ιδιότητες των νετρίνων.

Με τους αισθητήρες του θαμμένους στον πάγο, σε βάθος έως και 2,5 χιλιόμετρα, ο IceCube κατάφερε στα τέλη του 2013 να καταγράψει τα πρώτα σήματα νετρίνων εξαιρετικά υψηλών ενεργειών, τα οποία προέρχονται από περιοχές πέρα από τον γαλαξία μας. Τα νετρίνα διαχωρίζονται σε τρία είδη (ταυ, μιονίου και ηλεκτρονίου) και, όταν καλύπτουν μεγάλες αποστάσεις, μετασχηματίζονται («ταλαντώνονται») από τον ένα τύπο στον άλλο.

Έτσι, για τα σωματίδια με εξωγαλαξιακή προέλευση, αυτό που αναμενόταν ήταν πως καταφθάνουν στη Γη σε σχεδόν ίσες αναλογίες, με τις απειροελάχιστες αποκλίσεις να υποδεικνύουν την περιοχή και τον μηχανισμό παραγωγής τους. Το 2014, ωστόσο, μελέτη επιστημόνων από το πανεπιστήμιο της Βαλένσια στην Ισπανία έδειξε πως τα σωμάτια που κατέγραψε ο IceCube ήταν νετρίνα ηλεκτρονίου, ενώ απουσίαζαν πλήρως τα νετρίνα μιονίου και τα νετρίνα ταυ.

Αν επαληθευόταν το παραπάνω αποτέλεσμα, αυτό θα σήμαινε πως είτε συμβαίνει κάποια σπάνια διάσπαση, είτε πως στα σωμάτια που ανιχνεύθηκαν συγκαταλεγόταν κι ένας τέταρτος, υποθετικός τύπος «αποστειρωμένων» νετρίνων. Σε κάθε περίπτωση, η ανακάλυψη θα μπορούσε να εξηγηθεί μόνο από μία «εξωτική» θεωρία, πέρα από τα υπάρχοντα αποδεκτά μοντέλα.

Το IceCube ανιχνεύει και τα τρία είδη νετρίνων από τα προϊόντα που παράγονται καθώς τα σωμάτια αλληλεπιδρούν με τον ανιχνευτή. Παρ’ όλα αυτά, τα νετρίνα μιονίου και ένα ποσοστό των νετρίνων ταυ παράγουν επίσης ένα μιόνιο υψηλής ενέργειας, το οποίο «προδίδεται» από την τροχιά του μέσα στον ανιχνευτή. «Έτσι, όταν εντοπίζουμε μια τέτοια τροχιά, μπορούμε να καταλάβουμε πως προήλθε είτε από ένα νετρίνο μιονίου είτε από ένα νετρίνο ταυ, όχι όμως και από ποιο ακριβώς», αναφέρει στην ιστοσελίδα PhysicsWorld.com o Γκάρι Μπάιντερ, φυσικός στο πανεπιστήμιο Μπέρκλεϊ και μέλος της επιστημονικής ομάδας που είναι υπεύθυνη για το IceCube.

Σύμφωνα με τον Μπάιντερ, η μόνη εναλλακτική λύση είναι να αναλυθούν στατιστικά τα παραγόμενα προϊόντα και έτσι να εκτιμηθεί στατιστικά η αναλογία κάθε είδους νετρίνων. Έτσι, ο Μπάιντερ με συναδέλφους του επανέλαβαν αυτή τη στατιστική ανάλυση, έχοντας όμως αυτή τη φορά στη διάθεσή τους πολύ περισσότερα δεδομένα. Χάρις σε αυτά, υπολόγισαν πως τα τρία είδη νετρίνων κατέφθασαν στον ανιχνευτή σε σχεδόν ίσες αναλογίες, ενώ ρυθμίζοντας τις παραμέτρους σε καμία περίπτωση δεν μπόρεσαν να αναπαράγουν το αποτέλεσμα της μελέτης του πανεπιστήμιου της Βαλένθια. Στο ίδιο συμπέρασμα κατέληξε και μια δεύτερη, ανεξάρτητη ανάλυση Ιταλών επιστημόνων.

«Μέχρι τώρα τουλάχιστον, οι αναλογίες που υπολογίζονται συμφωνούν με την υπόθεση της ισόποσης παραγωγής των τριών ειδών νετρίνων. Ακόμη δεν έχουμε πετύχει αρκετά μεγάλη ακρίβεια στο πείραμα, ώστε να προσδιορίσουμε τις απειροελάχιστες αποκλίσεις, που θα μας επιτρέψουν να ταυτοποιήσουμε τα σώματα στο σύμπαν που παράγουν κοσμικά νετρίνα. Ωστόσο, περιμένουμε πως αυτό θα γίνει σύντομα και ότι έτσι θα καταφέρουμε να λύσουμε το μυστήριο σχετικά με τον μηχανισμό και την προέλευση των σωματιδίων», αναφέρει ο Μπάιντερ στο PhysicsWorld.com.

Σύμφωνα με τον φυσικό από το Μπέρκλεϊ, έχουν διατυπωθεί αρκετά «εξωτικά» μοντέλα που προβλέπουν μεγάλες διαφοροποιήσεις στο πλήθος κάθε είδους νετρίνων. «Αν και η μέτρηση των αναλογιών μπορεί όντως να ανοίξει τον δρόμο για νέες θεωρίες πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο, προς το παρόν δεν έχουμε ενδείξεις για κάτι τέτοιο», καταλήγει.

http://www.naftemporiki.gr/story/951673/icecube-i-anixneusi-ton-netrinon-den-parapempei-se-kapoia-eksotiki-theoria

Λύση σε συμπαντικά μυστήρια από διεθνές πείραμα μελέτης των νετρίνων.

Την απάντηση σε γρίφους που αφορούν τη γέννηση και την εξέλιξη του σύμπαντος ελπίζουν πως θα βρουν οι επιστήμονες που συμμετέχουν στο πρότζεκτ DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), μέσα από τη μελέτη των ιδιοτήτων των νετρίνων. Το DUNE είναι ένα από σημαντικότερα πειράματα με αντικείμενο τα νετρίνα και θα ξεκινήσει στις ΗΠΑ το 2022, όταν αναμένεται να έχουν ολοκληρωθεί οι δύο πειραματικές διατάξεις που έχουν προγραμματισθεί για τη διεξαγωγή του – στο εργαστήριο Fermilab έξω από το Σικάγο και, σε απόσταση 1.300 χιλιομέτρων, στις εγκαταστάσεις του Sanford Lab στη Νότια Ντακότα.

Παρόλο που το DUNE θα φιλοξενηθεί στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού, σε αυτό παίρνουν μέρος ερευνητές από 23 χώρες σε όλο τον κόσμο. Στόχος τους είναι να εξιχνιάσουν αρκετά από τα αινίγματα αναφορικά με τη συμπεριφορά των νετρίνων – στοιχειωδών σωματιδίων που έχουν πολύ μικρή μάζα και μηδενικό ηλεκτρικό φορτίο.

Με αυτό τον τρόπο, αισιοδοξούν ότι θα ανακαλύψουν περισσότερα στοιχεία π.χ. για τον λόγο που η ύλη επικράτησε της αντιύλης λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, επιτρέποντας επομένως τη δημιουργία του κόσμου. Επίσης, ελπίζουν ότι θα «ακτινογραφήσουν» πολύ καλύτερα τη διαδικασία έκρηξης των αρχαιότερων υπερκαινοφανών αστέρων, μέσω της οποίας δημιουργήθηκαν τα βαρύτερα χημικά στοιχεία και, στη συνέχεια, οι πρώτες μορφές ζωής.

Πολλά ερωτήματα σαν τα παραπάνω «περνούν» μέσα από την κατανόηση των νετρίνων, και πιο συγκεκριμένα από την κατανόηση της διαδικασίας «ταλάντωσής» τους. Τα νετρίνα διαχωρίζονται σε τρία είδη (ταυ, μιονίου και ηλεκτρονίου), γνωστά και ως «γεύσεις». Εντούτοις, η «γεύση» ενός νετρίνου δεν παραμένει απαραίτητα σταθερή. Έτσι, αν μία δέσμη σωματιδίων διασχίσει μια απόσταση ανάμεσα σε δύο σημεία, τότε ένα ποσοστό τους θα έχει μετασχηματισθεί («ταλαντωθεί») πριν φθάσει στον προορισμό τους, αλλάζοντας στην πορεία «γεύση».

Ωστόσο, η μελέτη των σωματιδίων κάθε άλλο παρά εύκολη υπόθεση είναι. Ο λόγος είναι πως αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με την ύλη: ενδεικτικά, από τα 65 δισεκατομμύρια νετρίνα από τον Ήλιο που ανά δευτερόλεπτο «βομβαρδίζουν» κάθε τετραγωνικό εκατοστό της Γης, το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό τους περνά μέσα από τη μάζα του πλανήτη μας εντελώς ανεπηρέαστο.

Η δυσκολία στην παρατήρησή τους σημαίνει πως οποιοδήποτε πείραμα με αντικείμενο την «ταλάντωση» των νετρίνων θα πρέπει να περιλαμβάνει ανιχνευτές με πολύ μεγάλη ευαισθησία, οι οποίοι μάλιστα θα είναι «θωρακισμένοι» από τις κοσμικές ακτίνες και την ατμοσφαιρική ακτινοβολία. Γι’ αυτό τον λόγο, όπως και όλα τα ανάλογα πειράματα που έχουν προηγηθεί, το DUNE θα πραγματοποιηθεί στα έγκατα της Γης: το Sanford Lab βρίσκεται σε βάθος 3,2 χιλιομέτρων.

Στις εγκαταστάσεις του, θα κατασκευασθεί έναν ανιχνευτής νετρίνων, ο οποίος θα περιβάλλεται από μία τεράστια δεξαμενή υγρού αργού. Ο ανιχνευτής θα καταγράφει τα νετρίνα που θα φτάνουν σε αυτόν από τις δέσμες που θα παράγονται σε μία πηγή στο Fermilab, η οποία θα εγκατασταθεί σε βάθος 600 μέτρων.

Επίσης, πριν ξεκινήσουν το «ταξίδι» τους με προορισμό το Sanford Lab, καλύπτοντας μια απόσταση μήκους 1.300 χιλιομέτρων στο υπέδαφος, ένας παρόμοιος ανιχνευτής στο Fermilab θα μετρά τις αρχικές ιδιότητες των δεσμών. Με αυτό τον τρόπο, όσα νετρίνα αλλάξουν «γεύση» στην πορεία, θα βοηθήσουν τους ερευνητές του DUNE να φέρουν στο φως πολλές από τις άγνωστες λεπτομέρειες αυτής της διαδικασίας.

http://www.naftemporiki.gr/story/973070/lusi-se-sumpantika-mustiria-apo-diethnes-peirama-meletis-ton-netrinon

Aνακάλυψη που άλλαξε τις ιδέες μας για την ύλη.

Ο Ιάπωνας Τακαάκι Καγίτα και ο Καναδός Αρθουρ ΜακΝτόναλντ μοιράζονται το Νομπέλ Φυσικής για το 2015, όπως ανακοινώθηκε χθες από τη Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών, που απονέμει την ανώτατη τιμητική διάκριση. Οι δύο επιστήμονες βραβεύτηκαν για την «ιστορική», όπως χαρακτηρίζεται στη σχετική ανακοίνωση, ανακάλυψή τους που αφορά το νετρίνο, ένα από τα πιο διαδεδομένα στη Φύση, αλλά και πιο σκοτεινά, για τους ερευνητές, σωματίδια που συγκροτούν το Σύμπαν.

Η ύπαρξη του νετρίνο (μικρούτσικο και ουδέτερο, στα ιταλικά) προτάθηκε, ως θεωρητική υπόθεση εργασίας, από τον σπουδαίο Αυστριακό φυσικό Βόλφγκανγκ Πάουλι το 1930, προκειμένου να έρθουν σε συμφωνία με τους νόμους διατήρησης της ορμής και της ενέργειας ορισμένα «αλλόκοτα» φαινόμενα του μικρόκοσμου, που είχαν παρατηρηθεί εκείνα τα χρόνια (ραδιενεργός εκπομπή ηλεκτρονίων από ατομικούς πυρήνες). Αργότερα, η ύπαρξή του επιβεβαιώθηκε στο εργαστήριο.

Δεν ήταν κάτι το εύκολο: παρότι το νετρίνο είναι το δεύτερο εν αφθονία σωματίδιο του Σύμπαντος (μετά το φωτόνιο, το ελάχιστο «κβάντο» του φωτός και γενικά της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας), είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευθεί γιατί δεν διαθέτει ηλεκτρικό φορτίο και αλληλεπιδρά ελάχιστα με την υπόλοιπη ύλη. Αυτός είναι ο λόγος που, παρότι κάθε δευτερόλεπτο τρισεκατομμύρια νετρίνο διαπερνούν το σώμα μας, δεν αισθανόμαστε το παραμικρό. Για τον ίδιο λόγο, οι επιστήμονες είναι αναγκασμένοι να μελετούν αυτά τα ασύλληπτα σωματίδια σε μεγάλες εγκαταστάσεις, γεμάτες νερό, είτε στα βάθη των θαλασσών, είτε κάτω από βουνά, είτε σε παλιά ορυχεία. Εχοντας αποκλείσει την ύπαρξη άλλων σωματίων, όπως τα φωτόνια, σ’ αυτά τα βάθη, οι επιστήμονες μπορούν να «συλλάβουν», πού και πού, κάποιο νετρίνο που θα αλληλεπιδράσει με κάποιο άτομο, προκαλώντας μια χαρακτηριστική λάμψη.

Οι ειδικοί θεωρούσαν μέχρι πρόσφατα ότι το νετρίνο δεν διαθέτει ούτε μάζα, γεγονός που το κάνει ακόμη περισσότερο «αναίσθητο». Ολα αυτά άλλαξαν, όμως, στα τέλη της δεκαετίας του 1990-αρχές της δεκαετίας του 2000, χάρη στις έρευνες πολλών επιστημόνων σε όλο τον κόσμο, ανάμεσα στους οποίους ξεχωρίζουν οι δύο νέοι Νομπελίστες.

Εκείνη την εποχή, οι φυσικοί που ασχολούνται με τα «στοιχειώδη» σωματίδια αντιμετώπιζαν έναν γρίφο: τα νετρίνο που ανακάλυπταν οι ανιχνευτές τους ήταν πολύ λιγότερα από εκείνα που προέβλεπε το λεγόμενο Καθιερωμένο Πρότυπο, η τελευταία λέξη της επιστήμης για τη σύσταση της ύλης. Η πρώτη απάντηση στο άλυτο πρόβλημα ήρθε το 1998 από την ομάδα του καθηγητή Καγίτα, ο οποίος είχε στήσει ένα μεγάλο, υπόγειο παρατηρητήριο νετρίνο, το Σούπερ-Καμιοκάντε, κάτω από το ιαπωνικό βουνό Καμιόκα. Ο Καγίτα και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι δεν υπάρχει, στην πραγματικότητα, έλλειμμα νετρίνο, απλώς τα εν λόγω σωμάτια, που γεννιόντουσαν σε συγκρούσεις σωματιδίων στην ατμόσφαιρα της γης, άλλαζαν μορφή στη διαδρομή τους μέχρι το υπέδαφος. Μια χαρακτηριστική τους ιδιότητα, το λεγόμενο «χρώμα» (καμία σχέση με το συνηθισμένο χρώμα), άλλαζε στον δρόμο, με συνέπεια να μεταμορφώνονται ανάμεσα στις τρεις εναλλακτικές μορφές τους: το λεγόμενο «νετρίνο ηλεκτρονίων», το «νετρίνο μυονίων» και το «ταυ νετρίνο».

Τρία χρόνια αργότερα, η ομάδα του καθηγητή ΜακΝτόναλντ στο Οντάριο του Καναδά ανακάλυψε τις ίδιες «ταλαντώσεις» (μεταμορφώσεις) ερευνώντας νετρίνο που προέρχονταν, αυτήν τη φορά, από την ήλιο. Αυτές οι «ταλαντώσεις νετρίνο» οδηγούσαν και σε ένα άλλο, σημαντικότατο συμπέρασμα: το νετρίνο δεν ήταν εντελώς αβαρές, όπως πίστευαν μέχρι τότε, αλλά διέθετε μια ορισμένη, αν και εξαιρετικά μικρή –σε σύγκριση με άλλα υποατομικά σωματίδια– μάζα. Ηταν μια ανακάλυψη που άλλαξε το Καθιερωμένο Πρότυπο, δηλαδή τον τρόπο με τον οποίο αντικρίζουμε την ύλη, κι αυτή η ανακάλυψη χάρισε το βραβείο Νομπέλ στους δύο πρωτοπόρους ερευνητές.

http://www.kathimerini.gr/833673/article/epikairothta/kosmos/anakalyyh-poy-alla3e-tis-idees-mas-gia-thn-ylh

Στο φως νετρίνα που παρήχθησαν 1 δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Ένα νέο «παράθυρο» που οδηγεί στις πρώτες στιγμές γέννησης του σύμπαντος, υποστηρίζουν πως ανακάλυψαν Αμερικανοί αστρονόμοι από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Το «παράθυρο» αυτό είναι ίχνη από αρχέγονα νετρίνα, τα οποία όλα δείχνουν πως δημιουργήθηκαν ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Τα ίχνη αυτά εντοπίσθηκαν στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB), δηλαδή το υπόλειμμα της ακτινοβολίας που εξέπεμπε το σύμπαν περίπου 380.000 χρόνια μετά τη δημιουργία του. Από το 1965 που ανακαλύφθηκε αυτή η «ηχώ» της Μεγάλης Έκρηξης, αποτελεί ένα πολύτιμο εργαλείο για τους επιστήμονες, στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν το σύμπαν στα πρώτα στάδια της κοσμικής δημιουργίας.

Το μειονέκτημα της CMB, ωστόσο, είναι πως δεν μπορεί να παράσχει πληροφορίες για προγενέστερες φάσεις του σύμπαντος. Ένα μειονέκτημα που η ομάδα από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια φαίνεται πως ξεπέρασε, καθώς εντόπισε «αποτυπώματα» νετρίνων τα οποία παράχθηκαν όταν το σύμπαν είχε ηλικία μόλις 1 δευτερόλεπτο.

Τα νετρίνα είναι στοιχειώδη σωμάτια που είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και έχουν πολύ μικρή μάζα, ενώ αλληλεπιδρούν εξαιρετικά σπάνια με τη συμβατική ύλη. Με βάση την επικρατούσα θεωρία για τη δημιουργία του σύμπαντος, «αρχέγονα» νετρίνα παράχθηκαν τις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης.

Στις σπάνιες περιπτώσεις που αυτά συγκρούονται με φωτόνια, ωστόσο, αλλάζουν ελαφρώς τη θερμοκρασία των σωματιδίων. Τέτοιες απειροελάχιστες θερμοκρασιακές μεταβολές υποστηρίζει πως εντόπισε πρόσφατα η ομάδα από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, σε χάρτες της CMB που προήλθαν από μετρήσεις του δορυφόρου Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος. Κατ’ αναλογία με την κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, σε άρθρο της στο περιοδικό Physical Review Letters, η ομάδα περιγράφει αυτά τα αποτυπώματα ως «κοσμικό υπόβαθρο νετρίνων».

Αν και εδώ και δεκαετίες μοντέλα της Μεγάλης Έκρηξης προβλέπουν αυτό το κοσμικό υπόβαθρο νετρίνων, οι Αμερικανοί αστρονόμοι προσφέρουν τις πιο ισχυρές παρατηρησιακές ενδείξεις για την ύπαρξή του. Έτσι, δίνουν βάσιμες ελπίδες για την αξιοποίηση ενός νέου εργαλείου, που θα φέρει στο φως στοιχεία για την κατάσταση του σύμπαντος σε ακόμη νεαρότερη «ηλικία».

Η ίδια ανακάλυψη «φωτίζει» επίσης και τις ιδιότητες των νετρίνων, τα οποία ανήκουν στα πιο «εξωτικά» στοιχειώδη σωμάτια. Για παράδειγμα, αποδεικνύει πως τα νετρίνα δεν μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους, όπως συμβαίνει στην περίπτωση άλλων σωματιδίων. Σε αντίθετη περίπτωση, θα έπρεπε να έχουν αφήσει διαφορετικές «υπογραφές» στη CMB.

Μέσω των «αρχέγονων» νετρίνων μπορεί επίσης να εξηγήσει την ασυμμετρία της ύλης με την αντιύλη που επικρατεί σήμερα στο σύμπαν, όπου κάθε αντισωμάτιο αντιστοιχεί σε 10 δισεκατομμύρια σωματίδια. Η ασυμμετρία αυτή δημιουργήθηκε στο «νεαρό» σύμπαν, με αρκετούς επιστήμονες να εκτιμούν πως τα νετρίνα έπαιξαν κάποιο ρόλο στη διαδικασία.

http://www.naftemporiki.gr/story/1036738/sto-fos-netrina-pou-parixthisan-1-deuterolepto-meta-ti-megali-ekriksi

Στο στόχαστρο στοιχειώδη σωματίδια από το νεογέννητο σύμπαν.

Έπειτα από χρόνια προετοιμασίας, στην τελική ευθεία βρίσκεται πλέον το πείραμα Ptolemy στο Εργαστήριο Φυσικής Πλάσματος του Πανεπιστημίου Princeton (PPPL) στις ΗΠΑ. Στόχος του πειράματος είναι να δοκιμάσει να ανιχνεύσει νετρίνα από την εποχή που η ηλικία του σύμπαντος ήταν μόλις 1 δευτερόλεπτο.

Το Ptolemy θα ξεκινήσει το καλοκαίρι, ενώ μέχρι το τέλος της επόμενης χρονιάς οι Αμερικανοί ερευνητές θα έχουν στη διάθεσή τους στοιχεία τα οποία θα δείχνουν αν όντως μπορούν να καταγραφούν νετρίνα που κυριολεκτικά προέρχονται από την «αυγή» της κοσμικής δημιουργίας.

Στην περίπτωση που η απάντηση είναι θετική, τότε θα έχουν ανοίξει έναν δρόμο ώστε η επιστημονική κοινότητα να μπορεί να δει «βαθύτερα» από ποτέ στη συμπαντική ιστορία, αναπτύσσοντας μία μεγαλύτερη πειραματική διάταξη για να τον αξιοποιήσουν.

Τα νετρίνα που έχει βάλει στο «στόχαστρο» το Ptolemy δεν έχουν εντοπισθεί ποτέ, παρόλο που προβλέπονται από την επικρατούσα θεωρία για την εξέλιξη του σύμπαντος, σύμφωνα με την οποία εμφανίσθηκαν ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν ξεκίνησαν οι ενώσεις πρωτονίων και νετρονίων για τον σχηματισμό των πρώτων πυρήνων.

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης προβλέπει την ύπαρξη της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας,

http://physicsgg.me/2012/12/22/tι-είναι-η-κοσμική-ακτινοβολία-υποβάθρ/

η οποία συνίσταται από τα αρχέγονα φωτόνια που αποδεσμεύθηκαν από την ύλη 379.000 χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Η ακτινοβολία αυτή ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά τυχαία από τους Penzias και Wilson το 1964, και αντιστοιχεί σε θερμοκρασία 2,7 Kelvin, αποτελεί ένα από τα ισχυρότερα επιχειρήματα υπέρ της Μεγάλης Έκρηξης.

http://physicsgg.me/2013/10/16/η-μέτρηση-της-θερμοκρασίας-του-σύμπαν/

Η θεωρία προβλέπει επίσης την ύπαρξη του κοσμικού υποβάθρου βαρυτικών κυμάτων από την εποχή της πληθωριστικής διαστολής του σύμπαντος, 10-35 δευτερόλεπτα μετά την Μεγάλη Έκρηξη (δυστυχώς οι αρχικοί ισχυρισμοί της ομάδας BICEP περί έμμεσης ανίχνευσής τους, αποδείχθηκαν λανθασμένοι),

http://physicsgg.me/2014/03/17/βαρυτικά-κύματα-στην-κοσμική-ακτινοβ/

αλλά και την ύπαρξη του κοσμικού υποβάθρου νετρίνων, της υπολειπόμενης ακτινοβολίας νετρίνων, τα οποία αποδεσμεύθηκαν από την ύλη περίπου 1 δευτερόλεπτο μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Αυτά τα νετρίνα σκοπεύει να ανιχνεύσει για πρώτη φορά το πείραμα PTOLEMY (Princeton Tritium Observatory for Light, Early- Universe, Massive-Neutrino Yield) στο πανεπιστήμιο Princeton στις ΗΠΑ.

Η κοσμική ακτινοβολία των νετρίνων συνίσταται από τα νετρίνα που περίσσεψαν από την Μεγάλη Έκρηξη τα οποία κυκλοφορούν μέχρι σήμερα ανάμεσά μας. Το αρχέγονο σύμπαν περιείχε ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, φωτόνια και νετρίνα σε θερμική ισορροπία μεταξύ τους. Ένα δευτερόλεπτο μετά την Μεγάλη Έκρηξη, πραγματοποιήθηκε η αποδέσμευση των νετρίνων από την ύλη καθώς στο σύμπαν βίωνε την λεγόμενη εποχή της ακτινοβολίας, όταν η θερμοκρασία του ήταν 1010Kelvin (που ισοδυναμεί με ενέργεια περίπου 1 MeV). Σήμερα εξαιτίας της διαστολής και της αντίστοιχης ψύξης του σύμπαντος η θερμοκρασία στην οποία αντιστοιχούν τα αρχέγονα νετρίνα είναι 1,95 Kelvin και η μέση πυκνότητά τους είναι 340 νετρίνα ανά κυβικό εκατοστό ή 56 νετρίνα του ηλεκτρονίου ανά κυβικό εκατοστό.

Τα νετρίνα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια σχεδόν χωρίς μάζα και ανήκουν στην κατηγορία των λεπτονίων. Νετρίνα, εκτός από τα αρχέγονα της Μεγάλης Έκρηξης, δημιουργούνται συνεχώς διαμέσου των πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης στο εσωτερικό άστρων όπως ο ήλιος, κατά την έκρηξη των σουπερνόβα, στις αντιδράσεις των πυρηνικών εργοστασίων και κατά τη διάρκεια των φυσικών ραδιενεργών διασπάσεων. Στο εσωτερικό του σώματός μας σε κάθε δευτερόλεπτο απελευθερώνονται περίπου 5000 νετρίνα εξαιτίας των ραδιενεργών διασπάσεων του καλίου. Τα νετρίνα καταλαμβάνουν τη δεύτερη θέση, όσον αφορά τον αριθμό σωματιδίων σε ολόκληρο το σύμπαν, μετά τα σωματίδια του φωτός τα φωτόνια, που καταλαμβάνουν την πρώτη θέση. Αλληλεπιδρούν με την ύλη πολύ σπάνια, μόνο διαμέσου των ασθενών δυνάμεων και για τον λόγο αυτό μπορούν να διασχίσουν ανεπηρέαστα ανθρώπους, τοίχους, ακόμη και πλανήτες ολόκληρους. Γι αυτό η ανίχνευσή τους είναι πολύ δύσκολη.

Ο Steven Weinberg ήταν ο πρώτος που υπέδειξε μια μέθοδο ανίχνευσης των νετρίνων του κοσμικού υποβάθρου διαμέσου της αντίδρασης: νe +3H –> 3He + e–

Ένα πρόβλημα που οι υπεύθυνοι του πειράματος αισιοδοξούν πως κατάφεραν να λύσουν, αξιοποιώντας το γεγονός ότι τα νετρίνα μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το τρίτιο, ένα ισότοπο του υδρογόνου.

Το Ptolemy θα ξεκινήσει το καλοκαίρι, ενώ μέχρι το τέλος της επόμενης χρονιάς οι Αμερικανοί ερευνητές θα έχουν στη διάθεσή τους στοιχεία τα οποία θα δείχνουν αν όντως μπορούν να καταγραφούν νετρίνα που κυριολεκτικά προέρχονται από την «αυγή» της κοσμικής δημιουργίας.

Σε μία τέτοια περίπτωση, θα αυξηθεί η ενέργεια των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από τη διάσπαση του τρίτιου, με συνέπεια να «προδοθεί» η παρουσία των σωματιδίων.

Με δεδομένο πως η αύξηση της ενέργειας είναι πολύ μικρή, το «στοίχημα» για το Ptolemy είναι αν μπορεί να την ανιχνεύσει. Κάτι που μόνο εύκολο δεν είναι αφού, όπως σημειώνει ο φυσικός και επικεφαλής του πειράματος Κρις Τάλι, μοιάζει με το να θέλει κανείς να καταγράψει τους σφυγμούς ενός συγκεκριμένου φιλάθλου σε ένα κατάμεστο γήπεδο.

Όπως είναι φυσικό, στην «καρδιά» του πειράματος θα βρίσκεται το δείγμα τρίτιου, μία ποσότητα 0,00001 γραμμαρίων από το συγκεκριμένο ισότοπο του υδρογόνου, η οποία θα έχει εμφυτευθεί σε γραφένιο, δηλαδή σε ένα φύλλο άνθρακα με πάχος μόλις 1 ατόμου.

Για τη μέτρηση των ενεργειών των ηλεκτρονίων που θα εκπέμπονται από τη διάσπαση του τρίτιου θα χρησιμοποιηθούν υπεραγώγιμοι μαγνήτες και άλλες εξαιρετικά ευαίσθητες συσκευές, οι οποίες θα πρέπει να βρίσκονται σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία, λίγο μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν.

Αν η ιδέα πετύχει στην πράξη, τότε στην επόμενη φάση του πειράματος θα χρησιμοποιηθεί μία μεγαλύτερη διάταξη και πολύ μεγαλύτερο δείγμα, αυτή τη φορά από 100 γραμμάρια τρίτιου. Στη μεγαλύτερη παραλλαγή του, με τη βοήθεια νετρίνων από το «νεογέννητο» σύμπαν, το PTOLEMY θα μπορέσει ρίξει «φως» σε μία εποχή της κοσμικής ιστορίας για την οποία μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν παρατηρησιακά δεδομένα.

Την ίδια στιγμή πάντως, αν πετύχει το πείραμα, δεν αποκλείεται να οδηγήσει και σε άλλες εξίσου εντυπωσιακές ανακαλύψεις. Κι αυτό γιατί ενδεχομένως να ανιχνεύσει επίσης «αποστειρωμένα νετρίνα», δηλαδή υποθετικά στοιχειώδη σωμάτια που ορισμένοι επιστήμονες υποστηρίζουν πως είναι το συστατικό της σκοτεινής ύλης.

http://www.naftemporiki.gr/story/1082132/sto-stoxastro-stoixeiodi-somatidia-apo-to-neogennito-sumpan

http://physicsgg.me/2016/03/23/%ce%ad%ce%bd%ce%b1-%ce%b4%ce%b5%cf%85%cf%84%ce%b5%cf%81%cf%8c%ce%bb%ce%b5%cf%80%cf%84%ce%bf-%ce%bc%ce%b5%cf%84%ce%ac-%cf%84%ce%b7%ce%bd-%ce%bc%ce%b5%ce%b3%ce%ac%ce%bb%ce%b7-%ce%ad%ce%ba%cf%81%ce%b7/

Tο υπόγειο ταξίδι των νετρίνων.

Στο Fermilab θα ξεκινήσει σύντομα το πείραμα LBNF(Long-Baseline Neutrino Facility)/DUNE(Deep Underground Neutrino Experiment).

Αρχικά θα επιταχυνθούν πρωτόνια σχεδόν μέχρι την ταχύτητα του φωτός. Τα πρωτόνια θα κατευθυνθούν σε έναν στόχο και από τις συγκρούσεις των πρωτονίων με τους πυρήνες του στόχου δημιουργούνται πολλά σωματίδια, μεταξύ αυτών και πιόνια. Τα πιόνια έχον μικρό χρόνο ζωής και διασπώνται δίνοντας πιόνια και νετρίνα (διαβάστε σχετικά: Πως φτιάχνουμε μια δέσμη νετρίνων).

http://physicsgg.me/2011/09/26/πως-φτιάχνουμε-μια-δέσμη-νετρίνων/

Τα νετρίνα στη συνέχεια θα ταξιδέψουν 800 μίλια υπογείως – μπορούν άνετα να διασχίσουν την ύλη γιατί αλληλεπιδρούν ελάχιστα με αυτή – μέχρι τη νότια Ντακότα όπου θα ανιχνευθούν στο υπόγειο εργαστήριο SURF (Sanford Underground Research Facility) – ένα πρώην ορυχείο χρυσού. Εκεί βρίσκεται ένας από τους μεγαλύτερους ανιχνευτές νετρίνων.

Τα αποτελέσματα του πειράματος θα αναλυθούν από 800 επιστήμονες από 27 χώρες (μεταξύ αυτών και η Ελλάδα), με την ελπίδα να αποκαλυφθούν περισσότερα στοιχεία σχετικά με τη φύση των νετρίνων, τον ρόλο τους στο εσωτερικό των άστρων και γενικότερα στο σύμπαν.

Βίντεο: Μικρά Σωματίδια, Μεγάλη Επιστήμη – Το διεθνές πείραμα LBNF/DUNE

http://physicsgg.me/2016/04/02/%ce%b2%ce%af%ce%bd%cf%84%ce%b5%ce%bf-%cf%84%ce%bf-%cf%85%cf%80%cf%8c%ce%b3%ce%b5%ce%b9%ce%bf-%cf%84%ce%b1%ce%be%ce%af%ce%b4%ce%b9-%cf%84%cf%89%ce%bd-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%cf%89%ce%bd/

Το μυστικό της μάζας των νετρίνων … κρύβεται σε ισότοπο του ασβεστίου.

Τα νετρίνα μπορεί να ανακαλύφθηκαν πριν από 60 και πλέον χρόνια, ωστόσο οι φυσικοί δεν γνωρίζουν ακόμα θεμελιώδεις ιδιότητές τους, όπως την μάζα τους (είναι γνωστό το άνω όριο περίπου 3.6 x 10-36 kg) ή το αν τα νετρίνα και τα αντινετρίνα είναι στην πραγματικότητα τα ίδια σωματίδια.

Ένα πείραμα που μπορεί να δώσει μια απάντηση όσον αφορά τη μάζα των νετρίνων είναι η αποκαλούμενη διπλή διάσπαση βήτα, χωρίς εκπομπή νετρίνων (0νββ). Κατά τη διάσπαση αυτή στο εσωτερικό του πυρήνα δυο νετρόνια μετατρέπονται σε πρωτόνια και εκπέμπονται δυο ηλεκτρόνια. Ένα τέτοιo παράδειγμα είναι η διάσπαση του ασβεστίου-48 (ένα πολύ σπάνιο ισότοπο του ασβεστίου – αποτελεί το 0.187% του φυσικού ασβεστίου) προς τιτάνιο-48.

Αυτή η διαδικασία αναλύθηκε και μοντελοποιήθηκε με μεγάλη λεπτομέρεια από τους Iwata et al [Large-Scale Shell-Model Analysis of the Neutrinoless ββ Decay of 48Ca –

http://arxiv.org/pdf/1602.07822v1.pdf

Ο χρόνος ημίσειας ζωής του ισοτόπου ασβέστιο-48 εξαρτάται από δύο παράγοντες: Την άγνωστη μάζα των νετρίνων (τα οποία είναι μέρος της διαδικασίας, ακόμα και αν κανένα από αυτά δεν εκπέμπεται τελικά) και τα χαρακτηριστικά του μητρικού (48Ca) και θυγατρικού πυρήνα (48Ti). Αυτό σημαίνει ότι, αν γνωρίζουμε αυτά τα πυρηνικά χαρακτηριστικά, και όταν ο χρόνος ημίσειας ζωής μετρηθεί πειραματικά σε κάποιο από τα υπόγεια εργαστήρια που πραγματοποιούν τέτοιες έρευνες, τότε θα είναι δυνατός ο προσδιορισμός της μάζας των νετρίνων.

Το επίτευγμα της ερευνητικής ομάδας είναι μια αξιόπιστη περιγραφή των πυρήνων χρησιμοποιώντας εξαιρετικά περίπλοκους κβαντομηχανικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας τέταρτο ταχύτερο υπερ-υπολογιστή του κόσμου, τον υπολογιστή Κ στο ινστιτούτο RIKEN στην Ιαπωνία.

Σύμφωνα με τον Ισπανό Javier Menéndez, που συνεργάζεται με την Ιαπωνική ομάδα, «για τον υπολογισμό της μάζας του νετρίνου το μόνο που απομένει τώρα είναι να μετρηθεί πειραματικά ο χρόνος ημιζωής του ασβεστίου-48». Επιπλέον, η ερευνητική ομάδα υπολόγισε πως ο χρόνος ζωής του ασβεστίου-48 είναι περίπου 2 x 1025 χρόνια, και όχι 4 x 1025 χρόνια, όπως μέχρι τώρα θεωρούνταν. Αυτό βελτιώνει τις πιθανότητες παρατήρησης της διάσπασης.

Σε κάθε περίπτωση, πρόκειται για μια εξαιρετικά σπάνια και αργή εκπομπή, καθώς μεσολαβούν δύο ταυτόχρονες διασπάσεις β. Χρειάζονται τρισεκατομμύρια χρόνια να συμβεί και είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί. Γι αυτό τα σχετικά πειράματα γίνονται σε υπόγεια εργαστήρια, όσο το δυνατόν μακριά από οποιοδήποτε εξωτερική ακτινοβολία υποβάθρου. Το πείραμα στο Ιαπωνικό παρατηρητήριο Kamioka (βραβείο νόμπελ 2015 για την έρευνα νετρίνων) και το πείραμα NEMO III στο τούνελ Fréjus στη Γαλλία εργάζονται προς αυτή την κατεύθυνση.

Μετά την παρουσίαση της μελέτης του ασβεστίου-48, οι ερευνητές μελετούν με τον ίδιο τρόπο πιο περίπλοκους πυρήνες που διασπώνται με διπλή διάσπασης βήτα χωρίς νετρίνα, όπως το γερμάνιο-76, το σελήνιο-82 και το ξένον-136.

Το πιο ενδιαφέρον στην έρευνα αυτή είναι η επιβεβαίωση ότι τα νετρίνα δεν εκπέμπονται κατά τη διάρκεια της διπλής διάσπασης, καθώς αυτό θα σήμαινε ότι νετρίνα και αντινετρίνα είναι το ίδιο σωματίδιο. Μια τεράστια ανακάλυψη που θα άξιζε και βραβείο Νόμπελ σύμφωνα με τον Menéndez. Αν συνέβαινε κάτι τέτοιο τότε θα μπορούσαμε να πούμε ότι τα νετρίνα είναι σωματίδια Majorana. Επιπλέον, θα δημιουργούσε μια ασυμμετρία που θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η ύλη κυριάρχησε της αντιύλης στο σύμπαν. Τα νετρίνα Majorana θα επέτρεπαν τη δημιουργία περισσότερης ύλης από αντιύλη τις πρώτες στιγμές μετά την Μεγάλη Έκρηξη – για παράδειγμα, στη διπλή διάσπαση β χωρίς νετρίνα εκπέμπονται δυο ηλεκτρόνια (δημιουργία της ύλης), αλλά όχι αντινετρίνα.

http://physicsgg.me/2016/04/13/%cf%84%ce%bf-%ce%bc%cf%85%cf%83%cf%84%ce%b9%ce%ba%cf%8c-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%bc%ce%ac%ce%b6%ce%b1%cf%82-%cf%84%cf%89%ce%bd-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%cf%89%ce%bd/

Πέντε εντυπωσιακά πειράματα για το «σωματίδιο-φάντασμα»

Τα βιβλία φυσικής περιγράφουν συνήθως το νετρίνο ως ένα σωματίδιο με απειροελάχιστη μάζα και μηδενικό φορτίο, το οποίο προβλέφθηκε θεωρητικά το 1931, από τον διάσημο φυσικό Βόλφγκανγκ Πάολι.

Παρ’ όλα αυτά, στην επιστημονική κοινότητα είναι επίσης γνωστό με το παρατσούκλι «σωματίδιο-φάντασμα», αφού είναι τόσο δύσκολο να παρατηρηθεί, που χρειάσθηκαν τρεις περίπου δεκαετίες για να επιβεβαιωθεί πειραματικά η ύπαρξή του.

Ο λόγος είναι πως τα νετρίνα αλληλεπιδρούν πολύ σπάνια με την ύλη, αφού για παράδειγμα ένα «σωματίδιο-φάντασμα» μπορεί να διαπεράσει ανενόχλητο ολόκληρη τη Γη.

Επομένως, αν και αφθονούν στο διάστημα και στον πλανήτη μας, καθώς π.χ. κάθε δευτερόλεπτο δισεκατομμύρια τέτοια «φευγαλέα» σωματίδια περνούν μέσα από το σώμα μας, η ανίχνευσή τους κάθε άλλο παρά απλή υπόθεση είναι.

Την ίδια στιγμή, ωστόσο, τα νετρίνα υπόσχονται να προσφέρουν πληροφορίες για βίαια κοσμικά φαινόμενα, ενώ είναι επίσης πιθανό να δώσουν απαντήσεις σε μερικούς από τους πιο επίμονους «γρίφους» της φυσικής – μεταξύ άλλων, σε ερωτήματα όπως γιατί στο σύμπαν σπανίζει η αντιύλη ή ποια είναι η φύση της σκοτεινής ύλης.

Έτσι, αρκετά πειράματα για τη μελέτη του σωματιδίου βρίσκονται σε εξέλιξη σε όλον τον πλανήτη, κατά κανόνα με τη βοήθεια εντυπωσιακών ανιχνευτών που είναι θαμμένοι αρκετές εκατοντάδες μέτρα κάτω από το έδαφος, ώστε οι μετρήσεις τους να μην επηρεάζονται από την κοσμική ακτινοβολία

GERDA, Ιταλία

Στο Εθνικό Εργαστήριο Γκραν Σάσσο στην Ιταλία, το οποίο βρίσκεται 1.400 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του όρους Γκραν Σάσσο, 120 χιλιόμετρα έξω από τη Ρώμη, ο ανιχνευτής GERDA (GERmanium Detector Array) αναζητά νετρίνα μετρώντας τα ηλεκτρικά σήματα που παράγονται στο εσωτερικό κρυστάλλων από καθαρό γερμάνιο.

Οι επιστήμονες του GERDA ελπίζουν πως θα εντοπίσουν μία σπάνια ραδιενεργό διάσπαση, ώστε να εξηγήσουν γιατί στο «νεαρό» σύμπαν η ύλη επικράτησε της αντιύλης, παρόλο που θεωρητικά και οι δύο είχαν παραχθεί σε ίσες ποσότητες.

SNO, Καναδάς.

Τα νετρίνα διακρίνονται σε τρία είδη, ή αλλιώς «γεύσεις». Μαζί με μία ανάλογη διάταξη στην Ιαπωνία, το «τηλεσκόπιο νετρίνων» SNO (Sudbury Neutrino Observatory), το οποίο βρίσκεται στο Οντάριο του Καναδά, απέδειξε ότι τα σωματίδια μπορούν να αλλάζουν «γεύσεις».

Στην πρώτη φάση του, το SNO λειτούργησε από το 1999 έως το 2006, ενώ σύντομα αναμένεται να ολοκληρωθεί η αναβάθμιση του ανιχνευτή, ώστε να αρχίσει ξανά τις μετρήσεις. Η «καρδιά» του ανιχνευτή είναι μία τεράστια πλαστική σφαίρα, γεμάτη με 800 τόνους από ένα ειδικό υγρό, η οποία περιβάλλεται από στρώμα νερού.

Περνώντας μέσα από τον ανιχνευτή, τα νετρίνα παράγουν σήματα φωτός, τα οποία καταγράφονται με τη βοήθεια 1.000 ειδικών αισθητήρων που βρίσκονται περιμετρικά της σφαίρας.

Daya Bay Neutrino Experiment, Κίνα

Στον κόλπο Ντάγια, περίπου 52 χιλιόμετρα βορειοανατολικά του Χονγκ Κονγκ, η διάταξη του πειράματος Daya Bay Neutrino Experiment περιλαμβάνει έξι κυλινδρικούς ανιχνευτές, κάθε ένας από τους οποίους περιέχει ειδικό υγρό, ώστε με τη διέλευση των σωματιδίων να παράγονται φωτεινά σήματα.

Στο «στόχαστρο» του πειράματος βρίσκονται τα αντινετρίνα, δηλαδή τα αντισωματίδια των νετρίνων. Τα αντινετρίνα προέρχονται από έξι πυρηνικούς αντιδραστήρες, οι βρίσκονται σε κοντινή απόσταση και παράγουν κάθε δευτερόλεπτο τρισεκατομμύρια αντισωματίδια.

Σκοπός του Daya Bay Neutrino Experiment είναι να μελετήσει τις ταλαντώσεις των αντινετρίνων, δηλαδή τις αυθόρμητες αλλαγές «γεύσεων» των αντισωματίδιων των νετρίνων.

Super Kamiokande, Ιαπωνία

Θαμμένο σε βάθος περίπου 900 μέτρων, το «τηλεσκόπιο νετρίνων» Super-Kamiokande (Super K) στη δυτική Ιαπωνία περιέχει 50.000 τόνους καθαρού νερού, ενώ περιβάλλεται από περίπου 11.000 αισθητήρες φωτονίων. Μαζί με το πείραμα SNO στον Καναδά, στο Super K οφείλεται η πειραματική απόδειξη ταλάντωσης των νετρίνων.

Η ανίχνευση των νετρονίων βασίζεται στο γεγονός ότι, όταν τα νετρίνα αλληλεπιδράσουν με τα μόρια νερού, παράγουν μία στιγμιαία λάμψη γαλάζιου χρώματος, γνωστή ως ακτινοβολία Τσερένκοφ. Το πείραμα συνεχίζεται, με σκοπό την ακόμη πληρέστερη μελέτη των ταλαντώσεων.

IceCube, Νότιος Πόλος

Το IceCube είναι ο μεγαλύτερος ανιχνευτής νετρίνων στον κόσμο, μελετώντας από τον νότιο Πόλο «σωματίδια-φαντάσματα» υψηλής ενέργειας, τα οποία έχουν παραχθεί από βίαια κοσμικά φαινόμενα, όπως αστρικές εκρήξεις.

Γι’ αυτό τον σκοπό, η διάταξη περιλαμβάνει 5.160 αισθητήρες, που βρίσκονται εγκατεστημένοι σε μία έκταση πάγου δισεκατομμυρίων τόνων. Έτσι, όταν τα νετρίνα αλληλεπιδράσουν με τα μόρια νερού του πάγου, παράγουν ακτινοβολία Τσερένκοφ. Με αυτό τον τρόπο, οι επιστήμονες προσπαθούν να προσδιορίσουν την τροχιά των νετρίνω, ώστε να βρουν την πηγή προέλευσής τους.

http://www.naftemporiki.gr/story/1103988/pente-entuposiaka-peiramata-gia-to-somatidio-fantasma

Το τηλεσκόπιο νετρίνων κυβικού χιλιομέτρου στον βυθό της Πύλου;

Προχωρά η υλοποίηση στο βυθό της Μεσογείου του μεγαλύτερου υποθαλάσσιου τηλεσκοπίου νετρίνων στον κόσμο, όπως ανακοίνωσε η διεθνής κοινοπραξία που έχει αναλάβει την ανάπτυξή του. Στην πραγματικότητα πρόκειται για τρία ξεχωριστά τηλεσκόπια που θα λειτουργούν παράλληλα ως ένα γιγάντιο όργανο. Αρκεί βέβαια να εξασφαλιστεί χρηματοδότηση.

Το τηλεσκόπιο, γνωστό εν συντομία ως KM3Net (Τηλεσκόπιο Νετρίνων Κυβικού Χιλιομέτρου) θα αναπτυχθεί σε βάθη τριών έως τεσσάρων χιλιομέτρων σε τρεις πολύ βαθιές περιοχές της Μεσογείου στα ανοιχτά της Τουλόν (νότια Γαλλία, κοντά στη Μασσαλία), της νοτιοανατολικής Σικελίας (Ιταλία) και της Πύλου στην Πελοπόννησο.

Οι ερευνητές δημοσίευσαν προ ημερών τη σχετική «επιστολή προθέσεων», με το χρονοδιάγραμμα του όλου σχεδίου, στο περιοδικό πυρηνικής και σωματιδιακής φυσικής Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. Από ελληνικής πλευράς την πρωτοβουλία συνυπογράφουν περίπου 20 επιστήμονες από τον «Δημόκριτο», τα Πανεπιστήμια Αθηνών, Θεσσαλονίκης και Ανοικτό Πανεπιστήμιο, καθώς και το ΤΕΙ Πειραιά.

Το KM3NeT θα είναι μια τεράστια διάταξη δικτυωμένων ανιχνευτών, με «ομοσπονδιακή» δομή, κεντρικό μάνατζμεντ (με έδρα το Άμστερνταμ) και με κοινή ανάλυση όλων των επιστημονικών δεδομένων.

Το τηλεσκόπιο θα προσπαθήσει να ανιχνεύσει τα φευγαλέα υποατομικά σωματίδια νετρίνα, που έχουν αστροφυσική προέλευση (μαύρες τρύπες και άστρα που συγκρούονται, εκρήξεις σουπερνόβα και ακτίνων-γάμμα, ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες-κβάζαρ κ.ά.). Στόχος είναι αφενός να δώσει σάρκα και οστά σε μια νέου τύπου «αστρονομία νετρίνων» που θα μελετήσει το σύμπαν με νέους τρόπους και αφετέρου να ρίξει φως στα ίδια τα νετρίνα, τα οποία αλληλεπιδρούν μόνο ασθενώς με την ύλη, γι' αυτό είναι τόσο δύσκολο να γίνουν αντιληπτά.

Ένα τέτοιο υποθαλάσσιο τηλεσκόπιο ενεργού όγκου τουλάχιστον ενός κυβικού χιλιομέτρου είχε προταθεί, αρχικά το 2004, να δημιουργηθεί σε μια μόνο τοποθεσία. Είχαν προηγηθεί μεμονωμένες παρεμφερείς προσπάθειες, αρχικά για το τηλεσκόπιο «Νέστωρ» στη Πύλο, και στη συνέχεια για το NEMO στην Ιταλία και το ANTARES στη Γαλλία. Τελικά, στην πορεία έγινε αντιληπτό ότι έπρεπε να δημιουργηθεί ένα ενιαίο τηλεσκόπιο, όχι μόνο για επιστημονικούς λόγους, αλλά επειδή έτσι ήταν δυνατό να διασφαλισθεί μεγαλύτερη χρηματοδότηση από την ΕΕ.

Τώρα πλέον προωθείται συντονισμένα η δημιουργία ενός ενιαίου τηλεσκοπίου σε όλο το εύρος της Μεσογείου, εφόσον βρεθούν τα κατάλληλα κονδύλια, κάτι που ισχύει ιδίως για το ελληνικό σκέλος, που θα είναι και το τελευταίο που θα υλοποιηθεί. Σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα, το KM3net θα είναι λειτουργικό από το 2020 σε Γαλλία και Ιταλία, στο μέτρο που έως τότε έχουν γίνει οι αναγκαίες επενδύσεις.

Έως τώρα το KM3NeT έχει εξασφαλίσει χρηματοδότηση 31 εκατομμυρίων ευρώ για να αναπτύξει πιλοτικά και να δοκιμάσει τους πρώτους αισθητήρες του. Χρειάζονται όμως ακόμη περίπου 200 εκατ. ευρώ για να ολοκληρωθεί, σύμφωνα με τον εκπρόσωπο της ερευνητικής κοινοπραξίας Μάαρτεν ντε Γιονγκ του Πανεπιστημίου του Λέιντεν και του Εθνικού Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής του Άμστερνταμ. Το μισό από αυτό το ποσό, που θα προέλθει κυρίως από την ΕΕ, πρέπει να έχει εξασφαλισθεί έως το τέλος του 2016, ώστε να μην χαθεί ο στόχος αρχικής λειτουργίας του τηλεσκοπίου σε δύο σημεία το 2020.

Ο Ντε Γιονγκ δήλωσε, σύμφωνα με το Physics World, ότι στόχος είναι, πέρα από τη Γαλλία (ένας ανιχνευτής σε απόσταση 40 χλμ. από την ακτή) και τη Σικελία (ένας ανιχνευτής σε απόσταση 100 χλμ. από το ακρωτήριο Πασέρο), το KM3Net να συμπεριλάβει και την Πύλο, κάτι που θα έδινε ώθηση στην ελληνική οικονομία, ενώ θα επιτρέψει στο τηλεσκόπιο να είναι πιο ευαίσθητο στις πηγές των νετρίνων από το κέντρο του γαλαξία μας.

Η πρώτη φάση κατασκευής του KM3Net ξεκίνησε το 2015 στη Γαλλία και στην Ιταλία και αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2017 με την κατασκευή ενός μέρους του γαλλικού και του ιταλικού ανιχνευτή. Η ενδιάμεση δεύτερη φάση (KM3NeT 2.0), διάρκειας τριών ετών και κόστους 95 εκατ. ευρώ, θα ολοκληρωθεί το 2020 (εφόσον τα χρήματα αυτά έχουν εξασφαλισθεί εγκαίρως έως το 2017), οπότε θα έχουν κατασκευασθεί πλήρως οι ανιχνευτές στη Γαλλία και την Ιταλία.

Και στην Ελλάδα;

Στη συνέχεια, το τηλεσκόπιο θα εισέλθει στην τρίτη και τελική φάση της επέκτασης της λειτουργίας του, η οποία θα απαιτήσει περαιτέρω δαπάνες περίπου 100 εκατ. ευρώ και -με βάση τον προγραμματισμό- θα συμπεριλάβει και την Ελλάδα. Σύμφωνα με τους έως τώρα σχεδιασμούς, η ανάπτυξη του ελληνικού τμήματος του τηλεσκοπίου θα μπορούσε να αρχίσει από το 2020 και το ολοκληρωμένο πλέον «τριπλό» τηλεσκόπιο να λειτουργήσει από το 2025 και για μια τουλάχιστον δεκαετία.

Μία πιθανή τοποθεσία εγκατάστασής του είναι εκείνη του υποθαλάσσιου τηλεσκοπίου νετρίνων «Νέστωρ» (NESTOR), που είχε αρχίσει να κατασκευάζεται στον βυθό της θάλασσας, κοντά στο Φρέαρ των Οινουσσών, στα ανοιχτά της Πύλου, με πρωτοβουλία του καθηγητή φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών Λεωνίδα Ρεσβάνη.

Παράλληλα όμως, η επιστημονική κοινοπραξία, που περιλαμβάνει πάνω από 240 επιστήμονες από 52 πανεπιστήμια και ερευνητικά ινστιτούτα αρκετών χωρών, διερευνά και άλλες πιθανές τοποθεσίες στην ευρύτερη περιοχή του νοτιοδυτικού άκρου της Πελοποννήσου, σε βάθη τριών έως 4,5 χιλιομέτρων.

Για να υλοποιηθεί το ελληνικό σκέλος του τηλεσκοπίου, όπως ανέφερε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο Χρήστος Μάρκου, διευθυντής ερευνών και συντονιστής της ομάδας αστροφυσικής στο Ινστιτούτο Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής του «Δημόκριτου», κατ' αρχάς πρέπει να ποντιστεί -μετά από διεθνή διαγωνισμό- ένα νέο υποθαλάσσιο καλώδιο κόστους περίπου 5 εκατ. ευρώ, καθώς έχει καταστραφεί το παλαιότερο καλώδιο που συνέδεε το NESTOR με την ακτή. Εξετάζονται διάφορες επιλογές, με πιθανότερη την τοποθέτηση ενός καλωδίου μήκους 25 χλμ. και σε βάθος περίπου τεσσάρων χιλιομέτρων. Η όλη διαδικασία μπορεί να έχει ολοκληρωθεί σε ένα έτος.

Πρέπει επίσης να επεκταθούν και να εκσυγχρονισθούν οι υπάρχουσες εγκαταστάσεις στην ακτή και να διασφαλισθεί περαιτέρω χρηματοδότηση για την κατασκευή και την εγκατάσταση των ίδιων των υποθαλάσσιων ανιχνευτών. Το όλο κόστος για την Ελλάδα εκτιμάται σε περίπου 30 έως 40 εκατ. ευρώ και θα μπορούσε να προέλθει από ένα συνδυασμό ευρωπαϊκών και εθνικών πόρων.

Πέρυσι τον Οκτώβριο, το Ινστιτούτο Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής του «Δημόκριτου» κατασκεύασε και πόντισε στην περιοχή έναν πειραματικό ανιχνευτή νετρίνων που -ελλείψει καλωδίου- λειτούργησε για περίπου ένα εξάμηνο με μπαταρίες και εντός του καλοκαιριού θα ανασυρθεί για να μελετηθούν τα στοιχεία του.

Μεσόγειος εναντίον Νοτίου Πόλου

Σήμερα το πιο γνωστό τηλεσκόπιο νετρίνων είναι o αμερικανικός «Κύβος Πάγου» (IceCube) στο Νότιο Πόλο, το οποίο πρώτο το 2013 είχε ανιχνεύσει νετρίνα από το βαθύ διάστημα. Το KM3NeT, όταν ολοκληρωθεί, θα είναι πολύ πιο ευαίσθητο και ελπίζεται ότι θα κάνει σημαντικές ανακαλύψεις.

Το KM3NeT θεωρείται τμήμα του Παγκοσμίου Δικτύου Νετρίνων (GNN), το οποίο περιλαμβάνει το IceCube και ένα ρωσικό ανιχνευτή, τον Gigaton Volume Detector (GVD), στη λίμνη Βαϊκάλη.

Σε κάθε μία από τις τρεις επιλεγμένες τοποθεσίες του ΚΜ3NeT πρέπει να εγκατασταθούν τρεις βασικές υποδομές: οι υποθαλάσσιοι ανιχνευτές, το καλώδιο που θα τους συνδέει με την ακτή μεταφέροντας ρεύμα και δεδομένα προς επεξεργασία, καθώς κι ένας παράκτιος σταθμός που, μεταξύ άλλων, θα διαθέτει μονάδες υπολογιστών και θα διασφαλίζει την ευρυζωνική σύνδεση με τις κεντρικές εγκαταστάσεις του τηλεσκοπίου στη Λυόν, στη Μπολόνια και στο Άμστερνταμ.

Κάθε ένας από τους τρεις ανιχνευτές (Τουλόν, Σικελία, Πύλος) προγραμματίζεται να διαθέτει 115 υποθαλάσσια κατακόρυφα καλώδια στερεωμένα στο βυθό, ύψους περίπου 700 μέτρων. Κάθε καλώδιο θα διαθέτει 18 γυάλινες σφαίρες διαμέτρου 40 εκατοστών (μία ανά 40 μέτρα βάθους). Μέσα σε κάθε τέτοια σφαίρα θα υπάρχουν 31 φωτο-πολλαπλασιαστές.

Οι αισθητήρες «πιάνουν» το χαρακτηριστικό ίχνος που αφήνουν τα νετρίνα στο πέρασμά τους. Στην πραγματικότητα, αυτοί οι υποθαλάσσιοι ανιχνευτές δεν «βλέπουν» τα ίδια τα νετρίνα, αλλά τη γαλαζωπή ακτινοβολία Τσερένκοφ, που εκπέμπεται από τα παράγωγα σωματίδια των νετρίνων, καθώς αυτά επιβραδύνονται μέσα στο νερό.

Τα βαθιά και καθαρά νερά της Πύλου και γενικότερα της Μεσογείου θεωρούνται ιδανικά γι' αυτό το σκοπό. Επιπλέον, σε αυτά τα σκοτεινά βάθη -αντίθετα με τα οπτικά τηλεσκόπια- ένα τηλεσκόπιο νετρίνων μπορεί να λειτουργεί καθ' όλο το 24ωρο όλες τις μέρες.

Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι, εκτός από τη βασική σωματιδιακή και αστρονομική έρευνα, το KM3Net μπορεί να έχει και άλλες πιο άμεσες πρακτικές εφαρμογές, καθώς είναι δυνατό να αξιοποιηθεί από τους γεωφυσικούς για την μελέτη των υποθαλάσσιων ηφαιστείων, από τους θαλάσσιους βιολόγους για τη μελέτη της υποθαλάσσιας ζωής, ακόμη και τις μετακινήσεις των φαλαινών κ.ά.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1500088026

Yπάρχει το «στείρο» (sterile) νετρίνο ;

Για την αναζήτηση των στείρων νετρίνων το πείραμα IceCube (οι μαύρες τελείες στο σχήμα) ψάχνει την πιθανή εξαφάνιση των νετρίνων του μιονίου (νμ) – σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα της Γης από την κοσμική ακτινοβολία – και φτάνουν στον ανιχνευτή αφού έχουν διασχίσει τη Γη. Αν τα στείρα νετρίνα υπάρχουν τότε η ύλη του πυρήνα της Γης θα ενίσχυε την ταλάντωση των νετρίνων του μιονίου προς στείρα νετρίνα (νs), δημιουργώντας ένα εμφανές έλλειμμα μόνο στην μια από τις τρεις γεύσεις των νετρίνων που προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων

Οι επιστήμονες δηλώνουν πλέον σχεδόν σίγουροι -κατά 99%- ότι δεν υπάρχει στη φύση το σωματίδιο με την ονομασία «στείρο νετρίνο», μετά την πολυετή αλλά άκαρπη αναζήτησή του. Σε κάθε περίπτωση, θεωρούν ότι δεν πρόκειται να το βρουν με τους υπάρχοντες ανιχνευτές, αφήνοντας έτσι ένα πολύ μικρό «παραθυράκι» για μια μελλοντική ανακάλυψη, αλλά με άλλου είδους παρατηρητήρια.

Οι ερευνητές του Παρατητηρίου Νετρίνων IceCube, που διαθέτει έναν τεράστιο ανιχνευτή κάτω από τους πάγους στο Νότιο Πόλο, ανακοίνωσαν επίσημα ότι -μετά και τα τελευταία στοιχεία- η έρευνά τους έχει καταλήξει στο…μηδέν, άρα πρέπει να βγουν τα αναπόφευκτα συμπεράσματα.

Αν και το IceCube δεν έχει σταματήσει ακόμη την έρευνα, οι επιστήμονές του δεν περιμένουν πια να… βγάλουν λαγό από το καπέλο.

Σε μια προσπάθεια να συμπληρώσουν τα κενά του «Καθιερωμένου Προτύπου» (Standard Model) της σωματιδιακής Φυσικής, οι φυσικοί είχαν προτείνει από τα μέσα της δεκαετίας του ’90 την ύπαρξη ενός υποθετικού σωματιδίου, του στείρου νετρίνου. Αν όντως ανακαλυπτόταν, θα εμπλούτιζε την «οικογένεια» των νετρίνων, που περιλαμβάνει ήδη τρία μέλη ή «γεύσεις» (νετρίνα ηλεκτρονίων, μιονίων και ταυ), ενώ θα βοηθούσε να πέσει φως στο μυστήριο της σκοτεινής ύλης και της ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης στο σύμπαν.

Τα νετρίνα είναι σωματίδια-φαντάσματα, με σχεδόν καθόλου μάζα, τα οποία σπάνια αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη, γι’ αυτό είναι τόσο δύσκολο να ανιχνευθούν. Επιπλέον, καθώς ταξιδεύουν, συνεχώς αλλάζουν «γεύση», καθώς ξαφνικά ένα είδος νετρίνου μεταμορφώνεται σε ένα άλλο είδος.

Τρισεκατομμύρια νετρίνα διαπερνούν κάθε δευτερόλεπτο το ανθρώπινο σώμα, καθώς παράγονται σε μεγάλες ποσότητες από τον Ήλιο. Ορισμένα νετρίνα έχουν πιο μακρινή κοσμική προέλευση, αλλά τα περισσότερα δημιουργούνται όταν η κοσμική ακτινοβολία προσκρούει πάνω στα σωματίδια της γήινης ατμόσφαιρας.

Το υποθετικό τέταρτο είδος νετρίνων υποτίθεται ότι δεν αλληλεπιδρά καθόλου με την ύλη (ο λόγος που ονομάσθηκε «στείρο»), εκτός πιθανώς με τη βαρύτητα, γι’ αυτό προτάθηκε ένα πιθανό σωματίδιο της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, που αποτελεί πάνω από το 80% της μάζας του σύμπαντος.

Το «Καθιερωμένο Πρότυπο» προβλέπει μόνο τα ήδη γνωστά τρία είδη νετρίνων και όχι το στείρο (μάλιστα το Καθιερωμένο Πρότυπο προβλέπει εσφαλμένα ότι τα νετρίνα δεν έχουν μάζα – γεγονός που διαψεύστηκε πειραματικά). Ο μόνος τρόπος για να ανιχνευθεί το τελευταίο, ήταν με έμμεσο τρόπο, δηλαδή να «πιαστεί στα πράσα» ακριβώς τη στιγμή που θα μεταμορφωνόταν σε κάποιο από τα άλλα τρία είδη. Αλλά αυτό δεν έμελε να συμβεί.

Ο καθηγητής φυσικής Φράνσις Χάλζεν, επικεφαλής του πειράματος IceCube στην Ανταρκτική, που έκανε τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Physical Review Letters», αναγνώρισε ότι η έρευνα δεν οδηγεί πουθενά και κατά 99% το στείρο νετρίνο απλούστατα δεν υπάρχει.

«Σαν τον Έλβις, οι άνθρωποι βλέπουν ενδείξεις του στείρου νετρίνου παντού και οι θεωρητικοί φυσικοί ήσαν πεπεισμένοι ότι υπάρχει. Όμως η αποτυχία μας να το ανιχνεύσουμε, σημαίνει ότι η Φυσική παραμένει στο σκοτάδι σχετικά με την προέλευση της μικρής μάζας του νετρίνου ή γιατί εξαρχής απέκτησαν ακόμη και αυτή τη λίγη μάζα», δήλωσε ο Χάλζεν.

Ο ανιχνευτής IceCube διαθέτει 5.160 αισθητήρες σε βάθος πάνω από ενάμισι χιλιόμετρο κάτω από την επιφάνεια των πάγων. Μόνο τα νετρίνα μπορούν ανεμπόδιστα να ταξιδέψουν στο εσωτερικό της Γης και ανιχνεύονται όταν, πέφτοντας πάνω σε άλλα σωματίδια, εκπέμπουν την χαρακτηριστική γαλαζωπή ακτινοβολία Τσερένκοφ, την οποία «πιάνουν» οι αισθητήρες.

Οι επιστήμονες ανέλυσαν εκατοντάδες χιλιάδες ‘συμβάντα’ στον ανιοχνευτή IceCube, αλλά ούτε ένα από αυτά δεν είχε την χαρακτηριστική «υπογραφή» του στείρου νετρίνου. Ουσιαστικά, η μόνη πλέον ελπίδα ανακάλυψης είναι το στείρο νετρίνο να είναι πολύ βαρύτερο από ό,τι προβλέπει η έως τώρα θεωρία.

Έως τώρα οι επιστήμονες περίμεναν να βρουν ένα σωματίδιο με μάζα περίπου το ένα δισεκατομμυριοστό της μάζας του υδρογόνου, δηλαδή περίπου ένα ηλεκτρονιοβόλτ (1 eV). Όμως, σύμφωνα με κάποιες νεότερες εκτιμήσεις, το στείρο νετρίνο μπορεί να έχει μάζα έως και 7.000 eV, όμως για κάτι τέτοιο θα χρειασθούν άλλα παρατηρητήρια, που σήμερα δεν υπάρχουν.

Βίντεο: Η αναζήτηση «στείρων» νετρίνων από τον ανιχνευτή IceCube

http://physicsgg.me/2016/08/09/y%cf%80%ce%ac%cf%81%cf%87%ce%b5%ce%b9-%cf%84%ce%bf-%cf%83%cf%84%ce%b5%ce%af%cf%81%ce%bf-sterile-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%ce%bf/

Μηχάνημα 200 τόνων θα «ζυγίσει» το ελαφρύτερο σωματίδιο στο σύμπαν.

Μία πειραματική διάταξη που σχεδιάστηκε ειδικά για τη μέτρηση της μάζας του νετρίνου, του ελαφρύτερου σωματιδίου στο σύμπαν, έθεσαν σε λειτουργία την περασμένη Παρασκευή επιστήμονες στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καρλσρούης. Με αυτό τον τρόπο, ξεκίνησαν τη δοκιμαστική φάση του πειράματος KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino), η οποία αναμένεται να ολοκληρωθεί μέσα στην επόμενη χρονιά, ώστε στη συνέχεια να αρχίσουν να λαμβάνουν κανονικά μετρήσεις.

Οι φυσικοί του Ινστιτούτου αισιοδοξούν πως με το KATRIN θα μπορέσουν να προσδιορίσουν τη μάζα του νετρίνου με τη μεγαλύτερη έως σήμερα ακρίβεια. Μία μέτρηση η οποία ενδεχομένως θα δώσει ενδείξεις για την ισχύ θεωριών που επεκτείνουν το Καθιερωμένο Πρότυπο, δηλαδή τη θεωρία που εξηγεί τα «συστατικά» της ύλης και τις 3 από τις 4 μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, ενώ ίσως επίσης ρίξει φως σε άγνωστες έως σήμερα συμπαντικές δομές.

«Πρωταγωνιστής» στο KATRIN είναι ένας φασματογράφος μάζας, δηλαδή μία πειραματική διάταξη η οποία μετρά τις μάζες σωματιδίων. Ωστόσο, για να μπορεί να φέρει σε πέρας τον στόχο του πειράματος, ο συγκεκριμένος φασματογράφος είναι θηριώδης, αφού ζυγίζει 200 τόνους και το πλάτος του φτάνει περίπου τα 10 μέτρα.

Μάλιστα, από την πόλη Ντέγκεντορφ της Γερμανίας όπου κατασκευάσθηκε, χρειάσθηκε να μεταφερθεί πλήρως συναρμολογημένο στην Καρλσρούη. Έτσι, παρόλο που οι δύο πόλεις απέχουν 400 χιλιόμετρα, δεν γινόταν να ταξιδέψει οδικώς στον προορισμό του. Αντίθετα, για να φτάσει στο Ινστιτούτο, χρειάστηκε να καλύψει μία απόσταση 9.000 χιλιομέτρων, διασχίζοντας με πλοίο τη Μαύρη Θάλασσα, τη Μεσόγειο και τα παράλια τoυ Βελγίου και της Ολλανδίας.

Το νετρίνο έχει απειροελάχιστη μάζα και μηδενικό φορτίο, ενώ διακρίνεται σε τρία είδη (ή αλλιώς «γεύσεις»), που μάλιστα δεν «ζυγίζουν» το ίδιο. Στην επιστημονική κοινότητα είναι επίσης γνωστό με το παρατσούκλι «σωματίδιο-φάντασμα», αφού είναι τόσο δύσκολο να παρατηρηθεί, που χρειάσθηκαν τρεις περίπου δεκαετίες για να επιβεβαιωθεί πειραματικά πως υπάρχει.

Ο λόγος είναι πως τα νετρίνα αλληλεπιδρούν πολύ σπάνια με την ύλη, αφού για παράδειγμα ένα «σωματίδιο-φάντασμα» μπορεί να διαπεράσει ανενόχλητο ολόκληρη τη Γη. Επομένως, αν και αφθονούν στο διάστημα και στον πλανήτη μας, καθώς π.χ. κάθε δευτερόλεπτο δισεκατομμύρια τέτοια «φευγαλέα» σωματίδια περνούν μέσα από το σώμα μας, η ανίχνευσή τους κάθε άλλο παρά απλή υπόθεση είναι.

Αν και δεν γνωρίζουμε την απόλυτη μάζα του, υπάρχει ένα ανώτατο όριο γι’ αυτήν, το οποίο έχει προσδιορισθεί από τα έως σήμερα πειράματα. Ακόμη κι έτσι, πάντως, είναι ξεκάθαρο για τους επιστήμονες πως το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί έχει πολύ μικρότερη μάζα από τα υπόλοιπα 9 σωματίδια που συγκροτούν την ύλη.

Ορισμένες θεωρίες, που «πηγαίνουν πέρα» από το Καθιερωμένο Πρότυπο και συχνά βασίζονται στην Υπερσυμμετρία, απαντούν στο παραπάνω ερώτημα προτείνοντας διάφορες υποθέσεις για την προέλευση της μάζας του νετρίνου. Έτσι, με τις μετρήσεις του KATRIN, οι υποθέσεις αυτές θα «αναμετρηθούν» με πειραματικά δεδομένα, κάτι που ενδεχομένως θα οδηγήσει στην κατάρριψη μερικών από αυτές.

Από την άλλη μεριά, τα αποτελέσματα από το KATRIN είναι πιθανό να αλλάξουν τα δεδομένα στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης – δηλαδή του μυστηριώδους υλικού που κατακλύζει το σύμπαν, αποτελώντας το 27% της ύλης - ενέργειας του σύμπαντος. Κι αυτό γιατί, ακόμη κι αν η μάζα των νετρίνων είναι πολύ μικρή, μπορεί να έχει τέτοια τιμή που να συμβάλει έως και κατά 20% στη μάζα του σύμπαντος.

Σε αντίθετη περίπτωση, το συμπέρασμα θα είναι πως η συνεισφορά των νετρίνων στη συμπαντική μάζα είναι αμελητέα, κάτι που θα σημαίνει πως τα σωματίδια δεν παίζουν ουσιαστικά ρόλο στον σχηματισμό κοσμικών δομών μεγάλης κλίμακας.

http://www.naftemporiki.gr/story/1161104/mixanima-200-tonon-tha-zugisei-to-elafrutero-somatidio-sto-sumpan

Συνδρομή του CERN σε αμερικανικό πείραμα για το «σωματίδιο - φάντασμα»

Από τις εγκαταστάσεις του Ευρωπαϊκού Κέντρου Πυρηνικών Ερευνών (CERN), στα σύνορα Ελβετίας και Γαλλίας, «περνά» ένα πείραμα-σταθμός που προετοιμάζεται στην άλλη άκρη του Ατλαντικού, για τη μελέτη των νετρίνων.

Το πείραμα ονομάζεται DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) και αποτελεί μία από τις σημαντικότερες προσπάθειες που βρίσκονται στα σκαριά, για την εξέταση των ιδιοτήτων των νετρίνων.

Αναμένεται να ξεκινήσει το 2022, αφού πρώτα ολοκληρωθούν με επιτυχία στο CERN οι δοκιμές της τεχνολογίας στην οποία θα βασισθούν οι δύο πιο κρίσιμες διατάξεις του πειράματος, δηλαδή οι ανιχνευτές των σωματιδίων.

Τα νετρίνα αλληλεπιδρούν πολύ σπάνια με την ύλη, αφού για παράδειγμα ένα τέτοιο σωματίδιο μπορεί να διαπεράσει ανεπηρέαστο ολόκληρη τη Γη.

Έτσι, έχουν αποκτήσει το παρατσούκλι «σωματίδιο-φάντασμα» από την επιστημονική κοινότητα.

Την ίδια στιγμή, αποτελούν το δεύτερο σε αφθονία θεμελιώδες σωματίδιο στο σύμπαν, ενώ έχουν απειροελάχιστη μάζα και μηδενικό φορτίο. Διακρίνονται σε τρία είδη (ταυ, μιονίου και ηλεκτρονίου), γνωστά και ως «γεύσεις», που δεν παραμένουν σταθερές.

Έτσι, αν μία δέσμη σωματιδίων διασχίσει μια απόσταση ανάμεσα σε δύο σημεία, τότε ένα ποσοστό τους θα μετασχηματισθεί («ταλαντωθεί») πριν φθάσει στον τελικό προορισμό, αλλάζοντας στην πορεία «γεύση».

Ωστόσο, ακόμη και σήμερα κρύβουν αινίγματα για τους επιστήμονες, όπως για παράδειγμα ποιος είναι ο μηχανισμός πίσω από την «ταλάντωση».

Αν και οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα είναι πιθανόν να ανοίξουν επίσης τον δρόμο για να εξιχνιασθούν αρκετά μυστήρια της φυσικής, όπως για παράδειγμα γιατί η ύλη κυριάρχησε της αντιύλης στο πρώιμο σύμπαν, η πειραματική μελέτη τους κάθε άλλο παρά εύκολη είναι, λόγω της «φευγαλέας» φύσης τους.

Στο πλαίσιο του DUNE, δέσμες νετρίνων από το εργαστήριο Fermilab, έξω από το Σικάγο, θα καλύπτουν μια απόσταση μήκους 1.300 χιλιομέτρων, για να καταλήξουν στις εγκαταστάσεις του Sanford Lab στη Νότια Ντακότα. Οι επιστήμονες θα καταγράφουν τις ιδιότητες των σωματιδίων στην «αφετηρία» και το τέλος της πορείας τους, ώστε να κατανοήσουν καλύτερα τη συμπεριφορά τους, όπως για παράδειγμα την αλλαγή «γεύσης».

Γι’ αυτό τον σκοπό, τόσο στο Fermilab όσο και στο Sanford Lab θα εγκατασταθούν δύο ανιχνευτές νετρίνων που θα βασίζονται σε μία καινούρια τεχνολογία. Έτσι, το CERN έχει αναλάβει να δοκιμάσει αυτή την τεχνολογία ανίχνευσης, για να διαπιστώσει αν όντως θα προσδώσει στις δύο διατάξεις μεγαλύτερη ευαισθησία στην καταγραφή των νετρίνων.

Σε πρώτη φάση, στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών θα κατασκευασθεί ένα απλούστερο πρωτότυπο, που το 2017 θα δώσει τη θέση του σε μία μεγαλύτερη διάταξη, που θα «αντιγράφει» πλήρως τη συγκεκριμένη τεχνολογία. Όταν ολοκληρωθούν οι δοκιμές της, τότε το Sanford Lab θα ξεκινήσει την κατασκευή των ανιχνευτών που θα εγκατασταθούν στις δύο εγκαταστάσεις, για να δρομολογηθεί η έναρξη του πειράματος.

http://www.naftemporiki.gr/story/1192179/sundromi-tou-cern-se-amerikaniko-peirama-gia-to-somatidio-fantasma

Βελτίωση του καθιερωμένου μοντέλου της φυσικής υπόσχεται το «σωματίδιο-φάντασμα»

Τρισεκατομμύρια νετρίνα, ή «σωματίδια-φαντάσματα» όπως είναι το παρατσούκλι τους, περνούν μέσα από το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο. Παρά το γεγονός αυτό, όμως, δεν είναι ακόμη γνωστός ο ρόλος που παίζουν στο σύμπαν, επειδή είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν και να μελετηθεί η συμπεριφορά τους.

Τώρα όμως νέες μετρήσεις, από το Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube στον νότιο Πόλο, έρχονται να ρίξουν φως στις θεμελιώδεις ιδιότητες αυτών των σωματιδίων. Οι μετρήσεις αυτές των νετρίνων, καθώς αλλάζουν αυθόρμητα είδος (ή «γεύση»), παρουσιάστηκαν από επιστήμονες του πολιτειακού πανεπιστημίου του Μίσιγκαν σε συνέδριο της Αμερικανικής Ένωσης Φυσικών στην Ουάσιγκτον.

Όπως ελπίζουν οι επιστήμονες, τα καινούρια στοιχεία θα μπορούσαν να συμπληρώσουν σημαντικά κενά στο Καθιερωμένο Πρότυπο, το μοντέλο που περιγράφει τους «δομικούς λίθους» τα ύλης και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, εκτός από τη βαρύτητα.

«Παρόλο που το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι μία ακριβής θεωρία, έχει σημαντικά κενά – όπως η γνωση της σκοτεινή ύλης και η αιτία που το σύμπαν προέκυψε από τη Μεγάλη Έκρηξη περιέχοντας κυρίως ύλη, και όχι αντιύλη», λέει στην ιστοσελίδα του πανεπιστημίου ο Τάις Ντεγιάνγκ, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής και στρονομίας.

«Ελπίζουμε πως, μετρώντας τις ιδιότητες των νετρίνων, όπως τις μάζες τους και τον τρόπο που μεταβάλλονται από το ένα είδος στο άλλο, θα αποκτήσουμε ενδείξεις για αυτά τα ανοικτά ερωτήματα».

Τα νετρίνα έχουν ασυνήθιστες ιδιότητες. Σε αντίθεση με τα υπόλοιπα στοιχειώδη σωμάτια που συγκροτούν τη συμβατική ύλη, όπως τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ, δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Επίσης είναι τουλάχιστον 1 εκατ. φορές ελαφρύτερα από οποιοδήποτε γνωστό άλλο σωματίδιο.

Στην πραγματικότητα, οι μάζες τους είναι τόσο μικρές που οι επιστήμονες δεν μπορούν να τις μετρήσουν με ακρίβεια.

Με αυτό κατά νου, ο Ντεγιάνγκ συγκρίνει τη μελέτη τους με την προσπάθεια να πιάσει κανείς ψάρια, χωρίς να γνωρίζει ποιο είναι το καλύτερο δόλωμα. Ωστόσο, «ψαρεύοντας» μέσα στον πάγο της Ανταρκτικής, χάρις στο IceCube, προέκυψαν αισιόδοξα αποτελέσματα.

«Εμείς οι φυσικοί ελπίζαμε πως το σωματίδιο Χιγκς θα μας έδειχνε τον δρόμο για μία νέα φυσική θεωρία πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο· δυστυχώς, όμως, από τις μετρήσεις του σωματιδίου δεν προέκυψαν πολλά ενδιαφέροντα στοιχεία», συμπληρώνει ο επιστήμονας.

«Έτσι, ελπίζουμε πως αυτό θα συμβεί με τη μελέτη των νετρίνων. Το IceCube ανιχνεύει σωματίδια με πολύ μεγαλύτερο φάσμα ενεργειών από τα υπόλοιπα πειράματα, επομένως είναι σαν να επιστρατεύουμε ένα μεγαλύτερο “δίχτυ”».

Τα σωματίδια υψηλών ενεργειών, που παράγονται από τις κοσμικές ακτίνες και «βομβαρδίζουν» τη γήινη ατμόσφαιρα, μπορούν να ανιχνευθούν στον Νότιο Πόλο. Μάλιστα, ο πάγος της ανταρκτικής είναι ο καλύτερος ανιχνευτής.

Τα δεδομένα από το IceCube υποδεικνύουν πως τα νετρίνα ενός είδους μετατρέπονται με την ίδια συχνότητα στις δύο υπόλοιπες «γεύσεις». «Τα νετρίνα «ταλαντώνονται» ανάμεσα σε τρεις τύπους, ή “γεύσεις”», σημειώνει ο Τζόσουα Χάιναιτ, ερευνητής στο πανεπιστήμιο. «Επομένως, αν οι ταλαντώσεις καταλήγουν σε ίσες ποσότητες σωματιδίων ανά τύπο, αυτό είτε είναι μία εντυπωσιακή σύμπτωση είτε οφείλεται σε μία βαθύτερη αιτία, που παραπέμπει σε ένα φαινόμενο πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο».

Οι μετρήσεις συμφωνούν με δεδομένα από άλλα πειράματα με αντικείμενο νετρίνα μικρότερων ενεργειών. Οι επιστήμονες του IceCube θα συνεχίσουν με την πιο διεξοδική ανάλυση των δεδομένων και με τη συλλογή νέων μετρήσεων.

http://www.naftemporiki.gr/story/1200531/beltiosi-tou-kathieromenou-montelou-tis-fusikis-uposxetai-to-somatidio-fantasma

Δείτε νετρίνα με το κινητό σας (3D)

Θέλετε να εξερευνήσετε έναν τεράστιο ανιχνευτή νετρίνων σε 3D με την άνεση που προσφέρει το κινητό σας τηλέφωνο; Το VENu είναι μια νέα εφαρμογή η οποία μας επιτρέπει να εξερευνήσουμε την φυσική που παράγεται στον ανιχνευτή νετρίνων MicroBooNE στο Fermilab.

Δημιουργήθηκε από τον Ian Shipsey και τους συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, στο Ηνωμένου Βασιλείου. Η εφαρμογή χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με το Cardboard της Google

https://vr.google.com/cardboard/

για να έχουν οι χρήστες μια εμπειρία εικονικής πραγματικότητας του ανιχνευτή MicroBooNE. Την εφαρμογή μπορεί να κατεβάσει κανείς δωρεάν από το Apple Store και το Android Marketplace Google.

http://physicsgg.me/2017/02/03/%ce%b4%ce%b5%ce%af%cf%84%ce%b5-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%ce%b1-%ce%bc%ce%b5-%cf%84%ce%bf-%ce%ba%ce%b9%ce%bd%ce%b7%cf%84%cf%8c-%cf%83%ce%b1%cf%82-3d/

Ταυτίζεται το νετρίνο με το αντισωματίδιό του;

Σύμφωνα με την τελευταία ανακοίνωση του πειράματος GEDRA, η διάταξη των ανιχνευτών του, δεν «είδε» μέχρι στιγμής κάποιο γεγονός «διπλής διάσπασης βήτα χωρίς την εκπομπή νετρίνων».

Η διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα είναι μια υποθετική διαδικασία κατά την οποία δυο νετρόνια στον πυρήνα μετατρέπονται σε πρωτόνια και δυο ηλεκτρόνια – αλλά χωρίς να εκπέμπονται νετρίνα.

Η κοινή διπλή διάσπαση βήτα, όπου δυο νετρόνια στον πυρήνα μετατρέπονται σε δυο πρωτόνια, δυο ηλεκτρόνια και δυο αντινετρίνα του ηλεκτρονίου, έχει παρατηρηθεί στο εργαστήριο. Αν όμως το νετρίνο είναι σωματίδιο Majorana (το νετρίνο ταυτίζεται με το αντισωματίδιό του), τότε η θεωρία δεν απαγορεύει την διπλή διάσπαση βήτα χωρίς την εκπομπή νετρίνων, η οποία συμβολίζεται με 0νββ.

Η μέτρηση της 0νββ θα έδινε επιπλέον, ενδιαφέρουσες πληροφορίες σχετικά με τις μάζες των νετρίνων – οι φυσικοί γνωρίζουν ότι τα νετρίνα έχουν μάζες, αλλά όχι ποιες είναι οι μάζες των διαφόρων τύπων των νετρίνων.

Ένας από τους λίγους πυρήνες που θα ήταν δυνατόν να υποστούν διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα είναι το ισότοπο του γερμανίου 76Ge (76Ge→76Se + 2e−). Το πείραμα GERDA (GERmanium Detector Array) είναι μια διάταξη των ανιχνευτών γερμανίου βυθισμένων σε υγρό αργό που στήθηκε στο Gran Sasso της Ιταλίας το 2004. Εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι το γερμάνιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή αυτών πολύ ευαίσθητων ανιχνευτών ακτινοβολίας. Αν λοιπόν συμβεί διάσπαση 0νββ στο εσωτερικό ενός ανιχνευτή γερμανίου, τότε θα ανιχνευθούν σχεδόν ταυτόχρονα τα δυο ηλεκτρόνια που παράγονται. Αυτό επιτρέπει στους φυσικούς να απορρίψουν τα άσχετα γεγονότα υποβάθρου, που προκαλούνται από τυχαίες ακτίνες γάμμα που βομβαρδίζουν το ανιχνευτή από διάφορες κατευθύνσεις. Η όλη πειραματική διάταξη περιβάλλεται από μια δεξαμενή νερού η οποία εξαλείφει το υπόβαθρο που δημιουργεί η κοσμική ακτινοβολία.

Αν και μέχρι σήμερα το πείραμα GERDA δεν ανίχνευσε γεγονότα διπλής διάσπασης βήτα χωρίς νετρίνα, οι φυσικοί μπορούν να εκτιμήσουν ότι ο χρόνος ημίσειας ζωής της διάσπασης 0νββ του 76Ge είναι μεγαλύτερος από 5×1025 χρόνια!

Επειδή το πείραμα GERDA έχει ελαχιστοποιήσει το υπόβαθρο, με την αύξηση του μεγέθους του και λειτουργώντας για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, θα μπορούσε να βοηθήσει τους φυσικούς να αποφασίσουν αν τα νετρίνα είναι σωματίδια Majorana.

Τα νεώτερα αποτελέσματα του πειράματος δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature: Background-free search for neutrinoless double-β decay of 76Ge with GERDA

https://physicsgg.me/2017/04/07/%cf%84%ce%b1%cf%85%cf%84%ce%af%ce%b6%ce%b5%cf%84%ce%b1%ce%b9-%cf%84%ce%bf-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%ce%bf-%ce%bc%ce%b5-%cf%84%ce%bf-%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%cf%83%cf%89%ce%bc%ce%b1%cf%84/

Τραμπάλες και νετρίνα.

Ζούμε σ’ έναν κόσμο από νετρίνα. Χιλιάδες δισεκατομμύρια νετρίνα διασχίζουν το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο. Δεν μπορείτε να τα δείτε, ούτε να τα αισθανθείτε. Τα νετρίνα κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και αλληλεπιδρούν σπάνια με την ύλη.

Από πού προέρχονται;

Παράγονται σε μεγάλες ποσότητες από τον Ήλιο. Ορισμένα νετρίνα έχουν πιο μακρινή κοσμική προέλευση, αλλά τα περισσότερα δημιουργούνται όταν η κοσμική ακτινοβολία προσκρούει πάνω στα σωματίδια της γήινης ατμόσφαιρας.

Υπάρχουν ήδη τρία είδη νετρίνων: νετρίνα ηλεκτρονίων, μιονίων και ταυ. Τα νετρίνα είναι σωματίδια με ελάχιστη μάζα, αλληλεπιδρούν σπάνια με την ύλη και γι’ αυτό είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν. Επιπλέον, καθώς ταξιδεύουν, το ένα είδος νετρίνου μεταμορφώνεται σε ένα άλλο είδος – πρόκειται για το φαινόμενο που αναφέρεται ως ταλαντώσεις των νετρίνων.

Η επιβεβαίωση των ταλαντώσεων των νετρίνων, αλλά και του ότι τα νετρίνα διαθέτουν μάζα και αποδείχτηκε στα πειράματα των ανιχνευτών Super-Kamiokande και Sudbury Neutrino Observatory (Νόμπελ Φυσικής 2015). Αυτό αποτέλεσε και το πρώτο εμφανές ρήγμα στο Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής Φυσικής – το Καθιερωμένο Πρότυπο προβλέπει εσφαλμένα ότι τα νετρίνα δεν έχουν μάζα.

Σε μια προσπάθεια να συμπληρώσουν τα κενά του Καθιερωμένου Προτύπου, οι φυσικοί είχαν προτείνει από τα μέσα της δεκαετίας του ’90 την ύπαρξη ενός υποθετικού σωματιδίου, του στείρου νετρίνου. Αν όντως ανακαλυπτόταν, θα εμπλούτιζε την «οικογένεια» των νετρίνων και θα βοηθούσε να πέσει φως στο μυστήριο της σκοτεινής ύλης και της ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης στο σύμπαν.

Το υποθετικό τέταρτο είδος νετρίνων υποτίθεται ότι δεν αλληλεπιδρά καθόλου με την ύλη (ο λόγος που ονομάσθηκε «στείρο»), εκτός ίσως μόνο βαρυτικά και γι’ αυτό προτάθηκε ως πιθανό σωματίδιο της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης.

Πάντως, μέχρι στιγμής τα στείρα νετρίνα δεν έχουν ανιχνευθεί πειραματικά.

Στο βίντεο που ακολουθεί ο Dr. Don Lincoln από το Fermilab μιλάει για τα νετρίνα, τι σχέση έχουν με τις τραμπάλες και εξηγεί την δυνατότητα ύπαρξης των στείρων νετρίνων:

https://physicsgg.me/2017/05/11/%ce%b2%ce%af%ce%bd%cf%84%ce%b5%ce%bf-%cf%84%cf%81%ce%b1%ce%bc%cf%80%ce%ac%ce%bb%ce%b5%cf%82-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%ce%bd%ce%b5%cf%84%cf%81%ce%af%ce%bd%ce%b1/