Πως φτιάχνουμε μια δέσμη νετρίνων

Posted on 26/09/2011

0


Σχήμα 1 (Matt Strassler – profmattstrassler.com)

Στην αρχή δημιουργούμε μια δέσμη πρωτονίων σε έναν επιταχυντή όπως ο Large Hadron Collider (LHC). (Το πώς γίνεται αυτό είναι μια άλλη ιστορία που περιγράφεται στο Βίντεο «Πως λειτουργεί ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN»).
Η δέσμη κατευθύνεται σε έναν «στόχο», ένα λεπτό πλακίδιο από κάποιο υλικό. Tα πρωτόνια θα χτυπήσουν τους ατομικούς πυρήνες του υλικού και θα τους διασπάσουν όχι μόνο στα συστατικά τους, αλλά δημιουργώντας κατά την διάρκεια αυτής της διαδικασίας και πολλά άλλα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων και των πιονίων. Τα πιόνια είναι σωματίδια που κατατάσσονται στα αδρόνια και φέρουν θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο.
Όλα αυτά τα σωματίδια διαφεύγουν από το πίσω μέρος του στόχου, αποτελώντας μια νέα δέσμη σωματιδίων από πρωτόνια, νετρόνια, πιόνια και μερικά άλλα σωματίδια.
Βάζοντας έναν μαγνήτη πίσω από τον στόχο η νέα δέσμη των σωματιδίων διαχωρίζεται ανάλογα με το είδος και την ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου που φέρουν τα σωματίδια.
Η απόκλιση των σωματιδίων από την αρχική τους κατεύθυνση εξαρτάται από την ενέργεια των σωματιδίων.
Έτσι τα νετρόνια, που είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, δεν επηρεάζονται από το μαγνητικό πεδίο και συνεχίζουν την αρχική τους πορεία.
Αν τα σωματίδια που φέρουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο στρίβουν προς τα πάνω (βλέπε σχήμα 1), τότε τα σωματίδια που φέρουν αρνητικό φορτίο θα στρίψουν προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Τοποθετώντας έναν διάφραγμα πίσω από τον μαγνήτη και έχοντας υπολογίσει την απόκλιση κάθε είδους σωματιδίων, μπορούμε να επιλέξουμε αυτά που μας ενδιαφέρουν. Έτσι δημιουργείται μια δευτερεύουσα δέσμη θετικών πιονίων συγκεκριμένης ενέργειας.

Τα πιόνια έχουν πολύ μικρό χρόνο ζωής και στη συνέχεια διασπώνται, σε ένα μιόνιο και ένα νετρίνο.

Εφόσον έχουμε τοποθετήσει και δεύτερο μαγνήτη (βλέπε σχήμα 2) τότε θα συνεχίσουν την πορεία τους μόνο τα ηλεκτρικά ουδέτερα νετρίνα. Και αν η αρχική δέσμη των πρωτονίων ήταν πολύ ισχυρή τότε θα έχουμε μια «καλή» δέσμη νετρίνων.
Τοποθετώντας κατάλληλα τους μαγνήτες μπορούμε να έχουμε στο τέλος μια δέσμη νετρίνων στην διεύθυνση που επιθυμούμε. Για παράδειγμα να κατευθύνουμε την δέσμη νετρίνων από το CERN στο Gran Sasso και το πείραμα OPERA. Όχι τόσο στενή, μετά από διαδρομή 730 χιλιομέτρων πλαταίνει κατά 2 χιλιόμετρα. Αλλά κάνει την δουλειά της.

ΠΗΓΗ: profmattstrassler.com