Эти призрачные частицы представляют большой интерес для физиков, потому что они могут сыграть ключевую роль в том, как возникла Вселенная; как в первые моменты после Большого взрыва материи удалось аннигилировать антивещество, позволив вселенной частиц объединиться и сформировать атомы, молекулы, элементы и соединения, материю, которая стала и становится галактиками, черными дырами, планетами и … хотя бы одна планета – жизнь.
Физики из Лаборатории физики высоких энергий Университета Вирджинии глубоко вовлечены в нейтринный эксперимент под названием NOvA, который сейчас проводится в Университете штата Калифорния.S. Департамент энергетики в Батавии, штат Иллинойс, Fermilab, чтобы помочь ответить, как и почему вообще возникла проблема.
Они изготовили ключевые компоненты для эксперимента, и их исследования в конечном итоге могут помочь решить множество вопросов о структуре Вселенной и, возможно, даже о загадках темной энергии, которая может составлять 68 или более процентов Вселенной.
«Мы пытаемся ответить на фундаментальные и чрезвычайно трудные для ответа вопросы об устройстве всего и физических процессах, которые все еще происходят в активной вселенной», – сказал Крейг Дьюкс, специалист по науке.Ва. профессор физики, руководивший U.Ва.работает над NOvA с 2004 года, и чья исследовательская группа создает компоненты для NOvA с 2008 года.
Используя 2 доллара.Грант Министерства энергетики в размере 5 миллионов долларов США, Дьюкс и его команда докторантов, аспирантов и студентов спроектировали и построили систему, которая питает электронику на детекторе частиц массой $ 280 млн и весом 14000 тонн, используемом для проекта.
Компоненты являются частью недавно введенного в эксплуатацию пучка нейтрино и эксперимента, который состоит из двух массивных детекторов частиц: одного в Фермилабе, называемого ближним детектором, и другого, дальнего детектора, в 502 милях от реки Эш-Ривер, штат Миннесота.
Ускоритель отправляет нейтрино через детекторы, чтобы позволить ученым увидеть, как они меняются в пути, и уловить их редкие взаимодействия с материей.
«Наблюдая за поведением нейтрино и антинейтрино, мы сможем пролить свет на асимметрию, которая вызвала обилие материи над антиматерией – по сути, ранняя Вселенная стала той Вселенной, которую мы имеем сегодня», Герцоги сказали.
В течение следующих шести лет Фермилаб будет посылать десятки тысяч миллиардов нейтрино каждую секунду в пучке, направленном на оба детектора, и ученые рассчитывают уловить лишь несколько взаимодействий в день.
Из этих данных ученые надеются узнать больше о том, как и почему нейтрино переходят от одного типа к другому. Три типа, называемые ароматизаторами, – это мюон, электрон и тау-нейтрино.
На расстоянии нейтрино могут переключаться между этими вкусами. NOvA специально разработан для изучения превращения мюонных нейтрино в электронные нейтрино.
Если будет обнаружено, что нейтрино и антинейтрино изменяются по-разному от одного типа к другому, это может объяснить процесс, который произошел в ранней Вселенной, чтобы произвести небольшое изобилие материи над почти равным количеством антивещества.
Эксперименты будут проводиться в течение шести лет. Сортировка данных с помощью высокоскоростных компьютеров на предмет взаимодействий и их последствий будет продолжаться еще много лет.