Geçen ay, ancak tespit edilen en enerjik nötrino keşfetmek, ABD parçacık fizikçileri için inanılmaz heyecan verici – ama aynı zamanda birçok soruyu da gündeme getiriyor, diyor Chanda Prescod-Weinstein
Bilim adamları tarafından Avrupa kilometre kübik nötrino teleskopunda (KM3NET) gözlemlenen ultra yüksek enerji nötrino olayın görsel bir izlenimi
Hiç bir muz yediyseniz, aktif bir radyasyon kaynağı tükettiniz. Küçük bir kısmı doğal olarak oluşan radyoaktif izotop olan potasyum bakımından zengindirler 40K (potasyum-40). Bu korkutucu görünse de, seviyeler insan tüketimi için güvenlidir ve eğlenceli bir yan etkisi vardır: nötrinolar. Kararsız atomların radyoaktif bozulma yollarından biri olan beta bozulması, potasyumu temel parçacıkların bir yan yardımıyla kalsiyuma dönüştürür: bir elektron ve nötrino.
Bazen “hayalet parçacıkları” olarak adlandırılan nötrinolar aslında elektronun kuzenleridir. Tıpkı elektronlar gibi, daha küçük parçalara ayrılamayan temel parçacıklardır. İçsel, kuantum rotasyon duygusu elektronlarla aynı değere sahiptir. Yine de temel farklılıklar var. Elektronların elektrik yükü vardır ve bu nedenle madde ile güçlü bir şekilde etkileşirken, nötrinoların hayalet benzeri olduğu ve neredeyse hiçbir şeyle etkileşime girdikleri söylenir. Bunu okurken, vücudunuzdan yaklaşık 6000 trilyon nötrino geçti. Hiçbiri takılmak için durmadı, çünkü biz esasen onlar için görünmeziz.
Evrendeki her elektron diğer her elektronla aynı olsa da, nötrino üç lezzetle gelir: elektron nötrino, muon nötrino ve tau nötrino. Nötrinolar da elektronlardan başka bir şekilde farklıdır: onlar hakkında çok daha az şey anlıyoruz. Parçacık fiziğinde nasıl kitleyi elde ettiklerini açıklamak büyük bir gizem olmaya devam ediyor. Kitlelerinin ne olduğundan bile emin değiliz, ancak çok küçük olmaları dışında – bir süreliğine tamamen kitlesiz olup olmadıklarını merak ettik, bu da ışık hızında seyahat edebildikleri anlamına gelir. Şimdi biliyoruz ki, bu maksimum hıza yaklaşabilirler, ancak biraz kütle ile yavaşlarlar.
Ancak bu, uzayda ilerlerken nötrino davranışının en şaşırtıcı özelliği değil. Nötrinolar derinden sıra dışıdır, çünkü kimlikleri olgunlaştıkça değişebilir. Bir elektron nötrino mutlaka bir elektron nötrino olarak kalmaz; Bir noktada bunun yerine muon veya tau tipi olabilir. Başka bir deyişle, nötrinolar, üç olası kimliği arasında salınan ve karıştırılır. Parçacık fizikçileri, bu trintrinin bir şekilde nötrinoların kütlelerini nasıl aldığıyla ilgili olduğunu düşünüyoruz, ancak yine de emin değiliz.
Nötrino’nun doğum yeri muhtemelen son derece büyük bir kara delik aktif olarak biriken malzeme yakındı
Nötrinos kendi başlarına bir gizem olabilir, ancak bize diğer kozmik sorular hakkında bir fikir verebilirler. Aslında, nötrinolar kozmosu gözlemlemek için fotonlara önemli bir alternatif haline gelmiştir, çünkü yıldızlar, kara delik toplanma diskleri ve süpernova gibi fenomenler onları yayar.
Bir kurtarma işlemi sırasında km3net nötrino dedektörünün bir parçası
Bu kozmik nötrino arayışı zaman zaman çok heyecan verici sonuçlar verir. Geçen ay, Avrupa kilometre kübik nötrino teleskopundaki (KM3NET) bilim adamları, en enerjik olanın tespit ettiği 220 PETA-Electonvolt (PEV) nötrino kanıtı gördüklerini açıkladılar. Bu yüksek bir enerji, bir kara delikten sonra evrendeki en kompakt ikinci nesne türü olan bir nötron yıldızı etrafındaki enerjik ortamla karşılaştırılabilir. Aksine, nötrinoların geçmiş ölçümleri “sadece” yaklaşık 10 PEV’de geldi. Bu yenisi 20 kat daha enerjik.
KM3net, nötriner’i doğrudan yakalamadı, çünkü bahsettiğim gibi, bu parçacıkların ellerimizi alması zor. Bunun yerine, teleskopun dedektörü, başka bir temel parçacık olan çok enerjik bir muon yakaladı. Araştırmacılar, nötrino ve muon etkileşimlerinin arkasındaki teoriyi anlayışımızı kullanarak Muon’un yolunu yeniden inşa edebildiler. En olası senaryo, muonun, diğer bazı temel parçacıklarla çarpışan 220 PEV nötrino tarafından oluşturulmasıdır.
Keşif yeni sorular gündeme getiriyor. Nötrino alışılmadık derecede enerjik olduğundan, gördüğümüz diğer kozmik nötrinolardan farklı bir köken hikayesi olabilir. Bu tür enerji seviyeleri için koşulları yaratan çok az kozmik ortam vardır, bu da nötrino’nun doğum yerinin çok aktif bir toplanma diski ile özellikle büyük bir kara deliğin yakınında olduğunu düşündürmektedir.
KM3net’in keşfinin keyifli yönlerinden biri, nötrinoların bu son derece büyük kara delikler hakkında bilgi alma olasılığını yaratması, aynı zamanda bu tür kara deliklerin nötrinoların gergin olmayan doğasını daha iyi anlamak için kullanılabileceğine dair bir öneriyi doğrulamamızdır. Bu, bilimin sabır ve sebat gerektiren yavaş bir yanık olabileceğini hatırlatırken, nötrinolar kimlik geçişlerinin doğal bir fenomen olduğunu hatırlatır. Ve bu geçişlerin nasıl ve neden ortaya çıktığı hakkındaki gizem, evrenin tüm olasılıklara açık olduğumuzda gerçekliği daha iyi anlama fırsatıyla dolu kaldığını takdir etmemize yardımcı olur.
Chanda’nın Haftası
Ne okuyorum
Ben zevk alıyorum Hayatta kalamayacağınızı asla söyleme: Hikayeler oluşturarak zor zamanlardan nasıl geçilir Charlie Jane Anders tarafından.
Ne izliyorum
İlk kez, her bölümünü izliyorum Altın Kızlar.
Ne üzerinde çalışıyorum
Bu zor zamanlarda, merak ve olasılık duygumla iletişim halinde kalmaya çalışıyorum.
