Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

"Самый Холодный Кубометр во Вселенной" первые научные результаты получил.

24.11.2017 в 14:29

Международная группа физиков сообщила о первых результатах полноценной работы Cuore, нейтринного детектора, основная цель которого - поиск двойных безнейтринных бета-распадов ядер теллура. Проанализировав данные всего двух месяцев работы детектора, физикам удалось установить новые ограничения на майорановскую природу нейтрино - рекордно сильные для подобных экспериментов. По данным ученых период полураспада теллура - 130, связанного с аннигиляцией нейтрино, составляет 2, 7x10? 21 лет
. Исследование направлено к публикации в журнал Physical Review Letters (препринт), кратко о нем сообщает пресс-релиз национальной лаборатории имени Лоуренса беркли.
Одна из нерешенных проблем физики - преобладание во вселенной материи над антиматерией. Согласно одной из гипотез важную роль в этом расхождении могут играть нейтрино - легковесные Лептоны, способные пролетать сквозь всю толщу земли не взаимодействуя с ней. Эти частицы могут оказаться майорановскими, то есть являться античастицами для самих себя. Простейшее следствие этого - два нейтрино могут аннигилировать друг с другом. Таким образом, если это предположение подтвердится, то оно будет значить, что мы неверно оцениваем соотношение материи и антиматерии вселенной.
Обнаружить взаимную аннигиляцию двух нейтрино можно в процессе, который называется двойным бета-распадом. В каждом бета-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, испуская нейтрино, электрон и гамма-квант. В двойном бета-распаде два нейтрино могут аннигилировать между собой - тогда наблюдатель не увидит ни одного нейтрино в распаде. Искать подобные события удобно с помощью приборов, содержащих большое количество изотопов, испытывающих двойной бета-распад.
В 2001 году нейтринный эксперимент Гейдельберг - Москва статистически зафиксировал безнейтринный двойной бета-распад Германия - 76. Позднее этот результат был опровергнут. На сегодняшний день существует несколько крупных детекторов с различными активными средами - ксенон - 136, теллур - 130, кадмий - 116 и так далее. Самое серьезное ограничение на безнейтринные распады сейчас установлено на ксеноновых детекторах: период полураспада ксенона - 136 с аннигиляцией двух нейтрино составляет 10? 26 лет - в квадриллион раз больше возраста вселенной.
Детектор Cuore - крупнейший и наиболее чувствительный эксперимент, работающий на изотопе теллура - 130. Он состоит из 19 "Башен" из оксида теллура, по 52 кубических кристалла в каждой. Сборка охлаждена до температуры всего на одну сотую градуса выше абсолютного нуля - за это прибор и прозвали "Самым Холодным Кубометром во Вселенной". В таком состоянии даже небольшие колебания температуры сильно влияют на электропроводность материала. По величине этих колебаний ученые с высокой точностью отслеживают, какая энергия была рассеяна в кристалле. Подробнее о устройстве и методах охлаждения Cuore можно прочитать в нашей предыдущей новости. Ранее физики уже запускали детектор - тогда статистика набиралась лишь одной из 19 башен на протяжении двух лет. Это позволило продемонстрировать технологию, лежащую в основе установки.
Новый двухмесячный пуск задействовал все 19 башен оксида теллура - это позволило набрать статистику для почти такого же ограничения на частоту процесса, как и весь предыдущий двухгодичный пуск. Физики объединили данные двух пусков, чтобы получить объединенный результат: период полураспада в 2, 7x10? 21 лет. Другой важный результат эксперимента - первая демонстрация работоспособности полноценного детектора.
На следующем этапе ученые смогут дополнительно улучшить ограничения на безнейтринные распады теллура. Ожидается, что за следующие пять лет работы детектор наберет примерно в сто раз больше данных, чем за прошедшие два месяца. Чувствительность детектора позволит обнаружить безнейтринный распад с периодом полураспада до 9, 5x10? 25 лет. Владимир королёв N + 1.