H ανίχνευση των νετρίνων Bert και Ernie

icecubeΈνας τεράστιος ανιχνευτής βρίσκεται στην Ανταρκτική και ονομάζεται IceCube.
Σκοπός του είναι η ανίχνευση των σωματιδίων που ονομάζονται νετρίνα.

Τα νετρίνα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, οπότε δεν αλληλεπιδρούν ηλεκτρομαγνητικά και το γεγονός ότι ανήκουν στην κατηγορία των λεπτονίων σημαίνει ότι δεν αλληλεπιδρούν ούτε διαμέσου της ισχυρής δύναμης. Αλληλεπιδρούν μόνο διαμέσου των ασθενών δυνάμεων με την ύλη – συνεπώς πολύ σπάνια – και για τον λόγο αυτό είναι πάρα πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν. Τα νετρίνα μπορούν να διασχίσουν ανεπηρέαστα ανθρώπους, τοίχους, ακόμη και την Γη ολόκληρη.

Ο ανιχνευτής IceCube καταγράφει τις σπάνιες αλληλεπιδράσεις των νετρίνων με τον πάγο.
Για την ανίχνευση των νετρίων, το IceCube περιλαμβάνει ένα κυβικό χιλιόμετρο πάγων (χωράει τη μεγάλη πυραμίδα της Γκίζας 400 φορές), και είναι εξοπλισμένο με 5.160 οπτικούς αισθητήρες, που φτάνουν μέχρι και 2,5 χιλιόμετρα βαθιά μέσα στον πάγο.

Η ομάδα των επιστημόνων που «χειρίζεται» αυτόν τον τεράστιο ανιχνευτή νετρίνων IceCube στην Ανταρκτική δημοσίευσε μια εργασία με τίτλο «First observation of PeV-energy neutrinos with IceCube»,
στην οποία αναφέρεται η ανίχνευση των δυο (!!) πρώτων νετρίνων με ενέργειες της τάξης των PeV (1 Peta – electronvolt = 1015 eV) , πιο συγκεκριμένα με ενέργειες 1.04 ± 0.16 και 1.14 ± 0.17 PeV.

Το πρώτο γεγονός ανιχνεύθηκε στις 8 Αυγούστου 2011 και του δόθηκε το παρατσούκλι “Bert”, ενώ το δεύτερο που βαφτίστηκε “Ernie”, εντοπίστηκε στις 3 Ιανουαρίου 2012.

Τα ονόματα προέρχονται από τη σειρά Bert και Ernie:

Οι δυο χαρακτήρες muppet, Bert και Ernie http://en.wikipedia.org/wiki/Bert_and_Ernie

Οι δυο χαρακτήρες muppet, Bert και Ernie 

Tα δυο γεγονότα παρατηρήθηκαν τον Αύγουστο του 2011 (Bert)και τον Ιανουάριο του 2012 (Ernie)

Tα δυο γεγονότα παρατηρήθηκαν τον Αύγουστο του 2011 (Bert) και τον Ιανουάριο του 2012 (Ernie)

Τα δυο αυτά νετρίνα μάλλον δημιουργήθηκαν έξω από το ηλιακό μας σύστημα (τα νετρίνα που παράγονται κατά τη διάρκεια των πυρηνικών αντιδράσεων στο εσωτερικό του Ήλιου έχουν πολύ μικρότερες ενέργειες).
Την τελευταία φορά που ανιχνεύθηκαν εξωηλιακά νετρίνα ήταν το 1987, προερχόμενα από την έκρηξη του σουπερνόβα 1987Α.

Αν η ανακάλυψη επιβεβαιωθεί θα μπορούσε να μας οδηγήσει σε μια διαφορετική θεώρηση του σύμπαντος και στην επίλυση μιας σειράς από κοσμικούς γρίφους, για παράδειγμα την προέλευση των κοσμικών ακτίνων πολύ υψηλών ενεργειών.

Μια από τις πιθανές πηγές τέτοιων κοσμικών ακτίνων είναι οι εκλάμψεις ακτίνων γάμα (Gamma Ray Bursts – GRB). Πρόκειται για πίδακες ακτίνων γάμα και Χ τεράστιας ισχύος (μέσα σε ελάχιστα δευτερόλεπτα απελευθερώνεται όση ενέργεια παράγει ο ήλιος μας σε όλη του τη ζωή) που εκπέμπονται από άστρα που πεθαίνουν καθώς καταρρέουν βαρυτικά σχηματίζοντας αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες. Όμως οι κοσμικές ακτίνες εκτρέπονται από τα μαγνητικά πεδία που συναντούν και είναι δύσκολο να ανιχνευθούν στη Γη.

Μαζί με τις κοσμικές ακτίνες παράγονται και νετρίνα. Ο ανιχνευτής νετρίνων IceCube, ψάχνει και για νετρίνα που παράγονται από εκλάμψεις ακτίνων γάμα, μαζί με τις κοσμικές ακτίνες.

Σύμφωνα με τη δημοσίευση της συνεργασίας IceCube, υπάρχει και μια μικρή πιθανότητα τα νετρίνα Bert και Ernie να μην έχουν εξωηλιακή προέλευση, αλλά να δημιουργήθηκαν στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, καθώς οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να παράγουν τα σωματίδια που ονομάζονται γοητευτικά μεσόνια τα οποία με τη σειρά τους δίνουν νετρίνα με ενέργειες της τάξης των PeV. Αλλά και αυτό το σενάριο είναι επίσης κάτι καινούργιο και συναρπαστικό.

Εννοείται πως απαιτείται περαιτέρω έρευνα, διότι δύο γεγονότα δεν αποδεικνύουν τίποτα. Αποτελούν όμως μια καλή αρχή για την αστρονομία νετρίνων υψηλής ενέργειας.
Πηγές: newscientist.com – http://arxiv.org/pdf/1304.5356.pdf



Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: ,

3 replies

    • … άσχετο όμως με ανίχνευση νετρίνων

      A superheated Bose-condensed gas
      Our understanding of various states of matter usually relies on the assumption of thermodynamic equilibrium. However, the transitions between different phases of matter can be strongly affected by non-equilibrium phenomena. Here we demonstrate and explain an example of non-equilibrium stalling of a continuous, second-order phase transition. We create a superheated atomic Bose gas, in which a Bose–Einstein condensate (BEC) persists above the equilibrium critical temperature1, 2, Tc, if its coupling to the surrounding thermal bath is reduced by tuning interatomic interactions. For vanishing interactions the BEC persists in the superheated regime for a minute. However, if strong interactions are suddenly turned on, it rapidly boils away. Our observations can be understood within a two-fluid picture, treating the condensed and thermal components of the gas as separate equilibrium systems with a tunable inter-component coupling. We experimentally reconstruct a non-equilibrium phase diagram of our gas, and theoretically reproduce its main features. http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys2587.html
      ή http://arxiv.org/pdf/1212.5833v1.pdf

      Επαναπροσδιορισμός του συμπυκνώματος Bose-Einstein http://www.naftemporiki.gr/story/645297
      Το συμπύκνωμα μάς επιτρέπει να παρατηρήσουμε κβαντικά φαινόμενα, που θα ήταν δύσκολο ή αδύνατο να μετρηθούν διαφορετικά

      Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273 οC), ένας υψηλός αριθμός μποζονίων μπορεί να σχηματίσει μια ασυνήθιστη κατάσταση ύλης, στην οποία ένα μεγάλο μέρος των μποζονίων σε ένα αέριο καταλαμβάνουν την ίδια κβαντική κατάσταση -τη χαμηλότερη- προκειμένουν να σχηματίσουν ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein (BEC).
      Κατά μία έννοια, τα μποζόνια χάνουν την προσωπική τους ταυτότητα και συμπεριφέρονται σαν ένα ενιαίο, πολύ μεγάλο άτομο. Ωστόσο, ενώ προηγουμένως τα BEC έχουν παρατηρηθεί μόνο κάτω από μια κρίσιμη θερμοκρασία, μια νέα μελέτη του Πανεπιστημίου Καίμπριτζ δείχνει ότι μπορούν να υφίστανται και πάνω από αυτή την κρίσιμη θερμοκρασία, και μάλιστα για περισσότερο από ένα λεπτό, όταν τα διάφορα τμήματα του φυσικού αερίου εξελίσσονται με διαφορετικούς ρυθμούς.
      Όπως εξηγούν οι φυσικοί, ένα υπέρθερμο BEC θυμίζει απεσταγμένο νερό πολύ υψηλής θερμοκρασίας, το οποίο παραμένει υγρό πάνω από τους 100 °C, τη θερμοκρασία στην οποία θα έπρεπε κανονικά να εξατμίζεται. Σε αμφότερες τις περιπτώσεις, η θερμοκρασία, όπως ορίζεται από την μέση ενέργεια ανά σωματίδιο (μποζόνιο ή μόριο νερού)- αυξάνεται πάνω από μια κρίσιμη θερμοκρασία στην οποία θα πρέπει να συμβεί η μετάβαση φάσης, και όμως αυτή δεν πραγματοποιείται.
      Στα BEC και στο απεσταγμένο νερό, η αναστολή της μετάβασης φάσης στην κρίσιμη θερμοκρασία συμβαίνει για διαφορετικούς λόγους. Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν δύο τύποι μετάβασης φάσης. Ο βρασμός του νερού είναι μία μετάβαση φάσης πρώτου βαθμού, και μπορεί να ανασταλεί σε καθαρό νερό, καθώς σε περίπτωση απουσίας ακαθαρσιών, υπάρχει ένα ενεργειακό φράγμα που «προστατεύει» το υγρό από το βρασμό. Από την άλλη πλευρά, ο βρασμός ενός BEC είναι μία μετάβαση φάσης δεύτερου βαθμού. Σε αυτή την περίπτωση, η υπερθέρμανση παρουσιάζεται επειδή το BEC και το υπόλοιπα θερμικά (μη συμπυκνωμένα) στοιχεία σταματάνε τη σύζευξή τους και εξελίσσονται ως δύο ξεχωριστά συστήματα ισορροπίας.
      Στην ισορροπία, ένα BEC μπορεί να υπάρξει μόνο κάτω από μια κρίσιμη θερμοκρασία μετάπτωσης. Εάν η θερμοκρασία αυξάνεται προς την κρίσιμη τιμή, το BEC πρέπει σταδιακά να διασπαστεί σε θερμικές συνιστώσες. Τα σωματίδια ρέουν μεταξύ των δύο συστατικών έως ότου αποκτήσουν το ίδιο χημικό δυναμικό (ένα μέτρο του πόση ενέργεια χρειάζεται για να προστεθεί ένα σωματίδιο σε κάθε συνιστώσα), ή με άλλα λόγια, μέχρι να είναι σε ισορροπία το ένα με το άλλο. Ωστόσο, η διατήρηση αυτής της ισορροπίας σχετίζεται με τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων.

      Οι ερευνητές απέδειξαν χρησιμοποιώντας ένα οπτικά παγιδευμένο κάλιο-39 σε αέρια μορφή, ότι η δύναμη των αλληλεπιδράσεων μπορεί να μειωθεί αρκετά, τόσο ώστε τα δύο συστατικά να παραμένουν στην ίδια θερμοκρασία, αλλά η ροή των σωματιδίων μεταξύ τους να επιβραδύνεται. Αυτή η κατάσταση καθιστά δυνατό για το BEC να διατηρεί ένα υψηλότερο χημικό δυναμικό από τα περιβάλλοντα θερμικά στοιχεία, και έτσι να επιβιώνει πολύ πάνω από τη θερμοκρασία μετάπτωσης ισορροπίας του.
      Στη νέα μελέτη, οι φυσικοί απέδειξαν πειραματικά ότι ένα BEC μπορούν να επιβιώσει σε θερμοκρασίες πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία για περισσότερο από ένα λεπτό. Απέδειξαν επίσης ότι μπορούν να προκαλέσουν το BEC να φτάσει γρήγορα το σημείο βρασμού, ενισχύοντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ατόμων στα φυσιολογικά επίπεδα τους.
      Οι επιστήμονες προβλέπουν ότι ελέγχοντας και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής ενός BEC, θα προκύψουν πολλές μελλοντικές εφαρμογές. «Σε γενικές γραμμές, τα BEC χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο για εφαρμογές όπως η συμβολομετρία ατόμων και οι μετρήσεις ακριβείας, και θα μπορούσαν επίσης να βρουν εφαρμογές στην επεξεργασία της κβαντικής πληροφορίας», δήλωσε ο Ρόμπερτ Σμιθ, μέλος της επιστημονικής ομάδας.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: