Home » Știință » Fizicienii detectează pentru prima dată „particule fantomă” la LHC

Fizicienii detectează pentru prima dată „particule fantomă” la LHC

Publicat: 01.12.2021
Foto: Shutterstock

O piatră de hotar majoră în a descoperi „particule fantomă” tocmai a fost făcută la acceleratorul Large Hadron Collider (LHC).

Neutrinii au fost detectați acum pentru prima dată, nu doar la LHC, ci în orice alt accelerator de particule, scrie Science Alert.

Cele șase interacțiuni de neutrini, detectate cu ajutorul subdetectorului de neutrini FASERnu, nu doar demonstrează fezabilitatea tehnologiei, ci deschid o nouă cale pentru studierea acestor particule fantomă, în special la energii înalte.

„Înainte de acest proiect, nicio urmă de neutrini nu a fost văzut vreodată la un accelerator de particule”, a declarat fizicianul Jonathan Feng de la Universitatea din California, participant la proiect.

„Această descoperire semnificativă este un pas către dezvoltarea unei înțelegeri mai profunde a acestor particule evazive și a rolului pe care îl joacă în Univers”,  a adăugat cercetătorul.

Neutrinii sunt de fapt peste tot. Sunt una dintre cele mai abundente particule subatomice din Univers; dar nu poartă nicio sarcină și au o masă aproape zero, așa că, deși trec prin Univers aproape cu viteza luminii, abia interacționează cu acesta.

Miliarde de particule fantomă trec prin noi în fiecare clipă

Miliarde dintre aceștia trec prin tine chiar acum. Pentru un neutrin, restul Universului este practic imaterial; de aceea sunt cunoscute și sub numele de particule fantomă.

Deși interacționează  destul rar, nu înseamnă că nu interacționează. Detectoare precum IceCube din Antarctica, Super-Kamiokande din Japonia și MiniBooNE de la Fermilab din Illinois folosesc rețele de fotodetectoare sensibile concepute pentru a capta ploile de lumină care apar atunci când un neutrin interacționează cu alte particule într-un mediu complet întunecat, de exemplu.

Dar de multă vreme, oamenii de știință au dorit să studieze și neutrinii produși la acceleratoarele de particule. Asta pentru că neutrinii de coliziune, care apar în primul rând din dezintegrarea hadronilor, sunt produși la energii foarte mari, care nu sunt foarte bine studiate. Detectarea neutrinilor de coliziune oferă acces la energii și tipuri de neutrini care sunt rareori văzute în altă parte.

FASERnu este ceea ce este cunoscut sub numele de detector de emulsie. Plăcile de plumb și tungsten sunt alternate cu straturi de emulsie: în timpul experimentelor cu particule la LHC, neutrinii se pot ciocni cu nucleele din plăcile de plumb și tungsten, producând particule care lasă urme în straturile de emulsie, un pic ca modul în care radiațiile ionizante lasă urme într-o cameră cloud Wilson.

Plăcile trebuie dezvoltate ca un film fotografic. Apoi fizicienii pot analiza urmele particulelor pentru a afla ce le-a produs – dacă a fost un neutrin și apoi care a fost tipul neutrinului. Există trei tipuri de neutrini – electroni, muoni și tau – și omologii lor, antineutrinii.

În cadrul testului pilot al FASERnu, desfășurat în 2018, șase interacțiuni ale neutrinilor au fost înregistrate în straturile de emulsie. S-ar putea să nu pară multe, având în vedere câte particule sunt produse într-o rulare la LHC, dar a oferit cercetătorilor două informații vitale.

„În primul rând, a verificat că poziția punctului de interacțiune ATLAS de la LHC este locația potrivită pentru detectarea neutrinilor de coliziune. În al doilea rând, eforturile noastre au demonstrat eficiența utilizării unui detector de emulsie pentru a observa aceste tipuri de interacțiuni cu neutrini”, a spus Feng.

Testele au fost făcute cu un aparat-pilot, încă se lucrează la versiunea completă

Detectorul pilot era un aparat relativ mic, având în jur de 29 de kilograme. Echipa lucrează în prezent la versiunea completă, care va avea în jur de 1.100 de kilograme. Acest instrument va fi semnificativ mai sensibil și va permite cercetătorilor să facă diferența între tipurile de neutrini și omologii lor, antineutrinii.

Ei se așteaptă ca a treia serie de observații făcute la Large Hadron Collider să producă 200 de miliarde de neutrini de electroni, 6 trilioane de neutrini muoni și 9 miliarde de neutrini tau și antineutrinii lor. Deoarece am detectat doar aproximativ 10 neutrini tau, în total, până în prezent, această observație va avea o importanță foarte mare.

Oamenii de știință urmăresc, de asemenea, o pradă și mai evazivă. Ei își pun speranțele pe o detectare a fotonilor întunecați, care sunt momentan ipotetici, dar care ar putea ajuta la dezvăluirea naturii materiei întunecate, a misterioasei mase nedetectabile în mod direct care alcătuiește cea mai mare parte a materiei din Univers.

Dar și doar detecțiile de neutrini reprezintă un pas înainte extraordinar de interesant pentru înțelegerea componentelor fundamentale ale Universului.

„Având în vedere puterea noului nostru detector și locația sa principală la CERN, ne așteptăm să putem înregistra peste 10.000 de interacțiuni cu neutrini în următoarea rulare a LHC, începând cu 2022”, a declarat fizicianul și astronomul David Casper de la Universitatea California, Irvine, participant la proiectul FASER.

„Vom detecta neutrinii cu cea mai mare energie care au fost produși vreodată dintr-o sursă creată de om”, a adăugat Casper.

Cercetarea echipei a fost publicată în Physical Review D.

Vă recomandăm să citiți și:

Erupție solară majoră. Soarele a trimis cantități masive de radiații spre Pământ

Dovezi ale vieții antice ar fi dispărut de pe Marte. NASA a dezvăluit cine ar fi fost „vinovatul”

Sonda spațială Voyager a detectat un sunet persistent dincolo de sistemul nostru solar

Materie organică esențială vieții pe Pământ, descoperită pentru prima oară pe suprafața unui asteroid

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Ce dezvăluie ADN-ul crocodililor despre era glaciară?
Ce dezvăluie ADN-ul crocodililor despre era glaciară?
Un mare oraș medieval avea un sistem de apă ingenios pe timp de secetă
Un mare oraș medieval avea un sistem de apă ingenios pe timp de secetă
O aplicație pentru smartphone poate identifica în timp real simptomele accidentului vascular cerebral
O aplicație pentru smartphone poate identifica în timp real simptomele accidentului vascular cerebral
Ultimele luni din viața regelui Carol I. Era trist, slăbit și chinuit de gândul abdicării
Ultimele luni din viața regelui Carol I. Era trist, slăbit și chinuit de gândul abdicării
De ce tot mai mulți bucătari renunță la aragazul pe gaz și aleg varianta electrică?
De ce tot mai mulți bucătari renunță la aragazul pe gaz și aleg varianta electrică?
Nanoparticulele de argint,  promițătoare în combaterea bacteriilor rezistente
Nanoparticulele de argint, promițătoare în combaterea bacteriilor rezistente
Un seismolog a explicat cum au fost posibile cutremurele din Turcia și Siria
Un seismolog a explicat cum au fost posibile cutremurele din Turcia și Siria
Test de cultură generală. Ce parte a corpului ne ajută să ne menținem echilibrul?
Test de cultură generală. Ce parte a corpului ne ajută să ne menținem echilibrul?
Roverul Curiosity a găsit un meteorit foarte rar pe Marte, iar cercetătorii l-au numit „Cacao”
Roverul Curiosity a găsit un meteorit foarte rar pe Marte, iar cercetătorii l-au numit „Cacao”
Florence Nightingale, precursoarea serviciului sanitar modern. „Excelența nu este un act, ci un obicei”
Florence Nightingale, precursoarea serviciului sanitar modern. „Excelența nu este un act, ci un obicei”
Patriarhul rus Kirill a lucrat pentru KGB. Ce nume conspirativ avea?
Patriarhul rus Kirill a lucrat pentru KGB. Ce nume conspirativ avea?
Castelul din Gaziantep, sit UNESCO, a fost grav avariat de cutremur
Castelul din Gaziantep, sit UNESCO, a fost grav avariat de cutremur
Tratatul de la Maastricht, documentul care stă la baza Uniunii Europene de astăzi
Tratatul de la Maastricht, documentul care stă la baza Uniunii Europene de astăzi
Schimbările climatice pun în pericol pârtiile de schi din toată lumea
Schimbările climatice pun în pericol pârtiile de schi din toată lumea
Fermele solare, „adevărate paradisuri” pentru fauna sălbatică din Australia
Fermele solare, „adevărate paradisuri” pentru fauna sălbatică din Australia
Un spărgător de gheață a efectuat o călătorie record în Antarctica
Un spărgător de gheață a efectuat o călătorie record în Antarctica
Statele Unite, „profund nemulțumite” de întârzierea medaliilor olimpice la patinaj artistic
Statele Unite, „profund nemulțumite” de întârzierea medaliilor olimpice la patinaj artistic
O echipă internațională de cercetători a realizat cea mai precisă hartă cu toată materia din Univers
O echipă internațională de cercetători a realizat cea mai precisă hartă cu toată materia din Univers