В Китае завершается строительство Джанменской подземной обсерватории нейтрино (JUNO), которая в скором времени начнет собирать данные о нейтрино — субатомных частицах, возникающих в результате ядерных реакций. С проектом, стоимость которого составляет 300 миллионов долларов, связаны большие надежды на изучение одних из самых загадочных явлений в физике.
JUNO расположится на глубине 700 метров под землёй и будет запечатана в 12-этажном цилиндрическом бассейне с водой. С помощью тысяч светодетектирующих трубок обсерватория будет фиксировать нейтрино, которые проходят через материю, включая человеческое тело. Эти частицы способны меняться в процессе своего движения, и их изучение может помочь в определении наилегчайших и наиболее тяжёлых типов нейтрино, что, в свою очередь, откроет новые горизонты в понимании субатомных процессов, происходивших в ранние дни Вселенной.
Научная команда из Китая и международных исследователей намерена анализировать данные о нейтрино, поступающие от двух близлежащих ядерных электростанций в провинции Гуандун, в течение шести лет. Кроме того, JUNO сможет наблюдать за нейтрино, излучаемыми Солнцем, что предоставит возможность в реальном времени изучать солнечные процессы, а также исследовать нейтрино, возникающие при распаде урана и тория в Земле, чтобы глубже понять конвекцию в мантии, влияющую на движение тектонических плит.
Согласно планам, обсерватория начнет функционировать в второй половине 2025 года и опередит более крупный проект под названием Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), строительство которого ведется в США и запланировано к запуску примерно в 2030 году.
Нейтрино — одна из главных загадок физики из-за своих уникальных свойств и трудностей в их изучении. Это элементарные частицы с крайне малой массой, без электрического заряда и слабо взаимодействующие с материей. Нейтрино могут проходить через огромное количество вещества, не оставляя следов, что делает их детекцию очень сложной.
Главные загадки, связанные с нейтрино, включают:
- Масса нейтрино: Долгое время считалось, что нейтрино не имеют массы. Однако эксперименты показали, что они обладают небольшой, но ненулевой массой. Точное значение этой массы до сих пор не определено, что ставит под сомнение Стандартную модель физики элементарных частиц.
- Нейтринные осцилляции: Нейтрино существуют в трёх разновидностях (ароматах): электронное, мюонное и тау-нейтрино. Эти частицы могут менять свой тип, переходя из одной формы в другую, что называется осцилляцией. Этот процесс ставит перед учеными вопрос, как такие преобразования связаны с массой и взаимодействиями частиц.
- Ассиметрия материи и антиматерии: Нейтрино могут помочь объяснить, почему во Вселенной преобладает материя, а не антиматерия. Исследования предполагают, что нейтрино и антинейтрино могут вести себя по-разному, нарушая симметрию, что могло повлиять на раннюю эволюцию Вселенной.
- Источники нейтрино: Эти частицы возникают в ядерных реакциях звезд, в том числе на Солнце, в сверхновых, при радиоактивном распаде и в реакторах. Однако ученые пока не до конца понимают все возможные источники нейтрино и их роль в различных космических процессах.
Эти вопросы продолжают оставаться в центре внимания физиков, так как понимание свойств нейтрино может привести к новым открытиям, способным изменить наши представления о фундаментальных законах природы.
Читать далее:
Решение загадки физики трех тел уже близко: что выяснили ученые
«Уэбб» нашел первую в истории планету из пара: она недалеко от Земли