Невероятные открытия: путешествие к центру Земли в надувной лодке
В поисках нейтрино...
Глубоко под поверхностью Земли в туннелях бывших шахт по добыче цинка и золота физики ищут неуловимые «призрачные» частицы, известные как нейтрино. И в их поисках учёные отправляются в удивительное путешествие, которое обывателям может показаться чем-то запредельным. Впрочем, так оно и есть.
Поиски нейтрино
Подземные субатомные сущности.
Порожденные сверхновыми, сталкивающимися галактиками и даже самим Большим взрывом, около 100 триллионов этих призрачных субатомных сущностей пролетают через тело каждого человека почти со скоростью света каждую секунду.
Но они остаются незамеченными из-за их мизерной массы и нейтрального заряда. Чтобы обнаружить эти частицы, ученые во всем мире должны были построить гигантские подземные обсерватории, по которым они передвигаются на... шлюпках. Со стороны это смотрится, как кадры из научно-фантастического фильма.
Камеры обнаружения нейтрино.
Камеры обнаружения нейтрино, такие как SNO, Борексино и Супер Камиоканде расположены в некоторых из самых отдаленных регионов на планете. Поскольку нейтрино легко можно спутать с другими субатомными сущностями, такими как космические лучи, детекторы должны быть расположены глубоко в недрах земли, куда могут проникнуть только бесконечно малые «частицы-призраки».
Супер Камиоканде
Нейтринный детектор Супер Камиоканде.
«Супер Камиоканде», который является крупнейшим в мире нейтринным детектором, расположен в 1000 метрах под землей в цинковом руднике Мозуми в Японии. Этот огромный массив детекторов света, окружающих куполообразный бак с 200 000 литрами супер чистой дистиллированной воды, действует как ловушка для нейтрино.
13.000 ФЭУ.
Камера подстерегает эти частицы, которые не весят почти ничего и практически вообще не взаимодействуют с обычным веществом. В редких случаях когда они это делают, то производят «призрачную» кольцеобразную вспышку света, которая улавливается благодаря 13 000 фотоумножителям (ФЭУ), покрывающим стены.
Физик Нил Деграсс Тайсон.
Когда нейтрино сталкивается с атомом в воде, создавая электрон, физики могут проследить его путь, идентифицировав местоположение источника (будь то умирающая звезда, катастрофическое космическое событие или наше собственное Солнце).
Техобслуживание обсерватории.
Завершенная в 1996 году обсерватория была предназначена для исследования солнечных и атмосферных нейтрино, поиска распадающихся протонов, а также для отслеживания в Млечном Пути сверхновых - звездных взрывов, которые могут излучать столько же энергии, сколько Солнце или любая обычная звезда может излучать в течение всего срока жизни.
Идентификация местоположения источниов.
В течение века происходят только три или четыре взрыва сверхновых в нашей галактике. А особо забавным фактом является то, что все работы по техобслуживанию производятся с помощью обычной лодки, в которой персонал плавает в гигантском баке.
SNO (Sudbury Neutrino Observatory)
Исследования электронных, мюонных и тау нейтринов.
Все предыдущие детекторы нейтрино (измерения стали проводиться с 1960-х годов) до сих пор только могли улавливать только около половины из нейтрино. В 1984 году физик Херб Чен предложил использовать тяжелую воду, чтобы захватить больше так называемых «ароматов» нейтрино. (Есть три типа нейтрино, называемые «ароматы»: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино).
Акриловый сосуд с тяжелой водой.
В то время как «Супер Камиоканде» может обнаружить только электронные нейтрино, SNO может обнаружить их все. Расположенная в одной из самых глубоких шахт в мире, шахте Крейтон в Садбери, Канада, SNO представляет собой акриловый сосуд диаметром 12 метров, заполненный 1100 тоннами тяжелой воды.
Лаборатория SNO находится в 2 км под землей.
В этой сфере размещен гигантский геодезический шар, покрытый 9 600 ФЭУ. Нейтринная обсерватория SNO была закрыта в 2006 году и перепрофилирована с тех пор для различных экспериментов, в том числе для обнаружения темной материи. Лаборатория SNO, находящаяся в 2 км под поверхностью, является самой глубокой «чистой комнатой» в мире.
Борексино
Лаборатории Гран-Сассо.
Борексино, подобно SNO, является сферой из нержавеющей стали, которая содержит 2000 ФЭУ. Расположенный в Национальной лаборатории Гран-Сассо возле города Аквила, Италия детектор предназначен для обнаружения низкоэнергетических солнечных нейтрино в реальном времени. В 2010 году в Борексино впервые в истории был зафиксирован геонейтрино, испускаемый расплавленным ядром Земли.
