Популярные комментарии: Эксперимент в Китае может определить массовое упорядочение нейтрино

Здесь, в Top Comments, мы стремимся питать сообщество, собирая одни из лучших, самых забавных, самых моджо и самых информативных комментариев сайта, и мы рассчитываем на вашу помощь!! Если вы видите комментарий другого казака, который заслуживает более широкого признания, отправьте его либо в топкомментарии на Gmail, либо в почтовый ящик группы «Лучшие комментарии» до 21:30 по восточному времени. Пожалуйста, укажите несколько слов о том, почему вы отправили это сообщение, а также свое имя пользователя (даже если вы думаете, что мы его уже знаем :-)), чтобы мы могли отдать должное вам за находку!

Нейтрино — это призрачные частицы, которые не имеют заряда, имеют очень небольшую массу и движутся со скоростью, близкой к скорости света. Они взаимодействуют с другими частицами только через слабое ядерное взаимодействие, которое может превратить нейтрон в протон, выбрасывая электрон, или (в случае антинейтрона) превращать протон в нейтрон, выбрасывая позитрон (антиэлектрон). Поскольку слабое взаимодействие настолько слабое, такие события случаются редко, поэтому наблюдать эти частицы довольно сложно. Каждую секунду через ваше тело проходят триллионы нейтрино, но вы никогда об этом не узнаете, потому что лишь немногие из них действительно взаимодействуют с ядрами вашего тела.

Есть три известных типа нейтрино, каждый из которых связан с электроноподобными частицами. У электрона есть электронное нейтрино; более тяжелый мюон имеет мюонное нейтрино; и гораздо более тяжелая тау-частица имеет тау-нейтрино. Одним из открытий, касающихся этих различных нейтрино, является то, что каждое нейтрино преобразуется в другие типы во время распространения в пространстве. Тот факт, что нейтрино не статичны при движении, означает, что они движутся не со скоростью света (а со скоростью, немного меньшей этой), что, в свою очередь, означает, что они имеют массу. Тогда возникает естественный вопрос: какова масса известных нейтрино? И если невозможно действительно измерить эти массы, можно ли хотя бы определить, каков порядок масс?

Эксперимент, который вскоре будет проведен в Интернете в Китае, надеется ответить на этот вопрос, если не дать на него прямой ответ. Эксперимент состоит из акриловой сферы диаметром 35 метров, которая должна быть заполнена органическим раствором, который излучает вспышку света (мерцает) во время ядерного события. Массив из 43 000 фотоумножителей будет окружать сферу для обнаружения таких событий. В 53 километрах от этой сферы находятся 8 ядерных реакторов, которые производят постоянный поток электронных антинейтрино. Ученые будут измерять, сколько из этих электронных антинейтрино не превратились в один из других типов на пути от реактора к детектору. (Детектор слеп к мюонным и тау-нейтрино.)

Здесь все становится немного запутанным. Теоретики определили, что существует три массовых состояния нейтрино, которые они называют m1, m2 и m3. Естественно сразу предположить, что каждая из этих трех масс соответствует массе одного из трех типов нейтрино, но на самом деле массы не коррелируют с реальными типами нейтрино взаимно однозначным образом. Фактически каждый из типов нейтрино представляет собой квантовомеханическую суперпозицию трёх массовых состояний. Уже определено, что m2 больше m1. Остается вопрос, тяжелее ли m3, чем m2 (так называемый «нормальный порядок») или легче, чем m1 («инвертированный порядок»).

Когда непреобразованное электронное антинейтрино попадает в детектор и взаимодействует с протоном, оно преобразует протон в нейтрон и высвобождает энергичный позитрон. Этот позитрон создаст вспышку, видимую детектором. Но кроме того, нейтронный продукт в конечном итоге будет поглощен ядром, которое произведет вторую вспышку примерно через 200 миллисекунд. Эта последовательность двух вспышек (в сочетании с тем, что она находится глубоко под землей и, таким образом, защищена самой Землей) позволит отличить событие, вызванное антинейтрино из реакторов, от события, вызванного случайным космическим лучом. Характер того, сколько электронных антинейтрино переживут свое путешествие, будет служить показателем того, является ли порядок масс-спектра нормальным или инвертированным.