|
|
 Rewiever
Откуда берётся масса? ответ может дать JUNOВоскресенье, 31 Августа 2025 г. 12:47 (ссылка)
Как подземная обсерватория поможет физикам разгадать загадку массы Китайские ученые запустили самый большой и чувствительный детектор нейтрино — таинственных и почти неуловимых частиц. Анатолий Глянцев рассказывает о том, как новый прибор может помочь в поисках ответа на один из главных вопросов о глубинных законах Вселенной: 26 августа 2025 года в Китае начала работу Цзянмэньская подземная нейтринная обсерватория (Jiangmen Underground Neutrino Observatory, или JUNO). Это крупнейший и самый точный детектор нейтрино среди всех установок своего класса. Проект объединяет более 700 исследователей из 17 стран, хотя основной вклад вносит Китай. Установка должна помочь физикам разгадать загадку, не укладывающуюся в самые надежные, авторитетные и многократно проверенные теории. Это вопрос о том, откуда берется масса у частиц, которые по всем известным физическим законам не должны её иметь.  Вселенная на весах Все на свете состоит из элементарных частиц. Любое явление, от взрыва сверхновой до дружеского объятия, в конечном счете сводится к взаимодействию между частицами. Законы, управляющие ими, и есть самые фундаментальные законы Вселенной. Вот пример «детского» вопроса, за ответом на который придется прогуляться в мир элементарных частиц. Почему мы сами и все предметы вокруг нас имеют массу? Ваши напольные весы показывают суммарную массу частиц, из которых вы состоите. Но не все элементарные частицы в мире имеют массу. Например, масса фотона — частицы света — равна нулю. Раз одни частицы имеют массу, а другие нет, этому должна быть причина. Начнем с того, что человек состоит из атомов. Атом же состоит из ядра и движущихся вокруг него электронов. Атомное ядро, в свою очередь, составлено из протонов и нейтронов. Протон и нейтрон близки по массе и примерно в 1800 раз тяжелее электрона. Они и составляют почти всю массу человеческого тела: на долю электронов приходятся какие-то граммы. Протоны и нейтроны состоят из более фундаментальных частиц — кварков. Кварки притягиваются друг с другу с огромной силой. Масса протона или нейтрона складывается из собственной массы кварков и энергии их притяжения, пересчитанной в массу по знаменитой формуле E=mc2. На эту энергию и приходится более 99% массы протонов и нейтронов, а, следовательно, и человеческого тела. Осталось разобраться, почему имеют массу сами кварки, а также электроны, вклад которых мал, но вполне заметен. В двух словах их наделяет массой поле Хиггса, частицу которого — тот самый бозон Хиггса — обнаружили в 2012 году на Большом адронном коллайдере. Кажется, что загадка массы полностью разгадана. По крайней мере, Стандартная модель — главная теория в физике элементарных частиц — не предлагает никаких других механизмов, наделяющих массой какие бы то ни было частицы. Между тем такие механизмы есть. Это значит, что существуют фундаментальные законы материи, о которых Стандартная модель «не подозревает». Физики только начинают подступаться к этим законам. Ключ к ним кроется в почти неуловимой частице — нейтрино. Загадочные невидимки Нейтрино вездесущи. Каждую секунду каждый квадратный сантиметр вашего тела насквозь прошивают десятки миллиардов этих частиц, рожденных в центре Солнца. Они образуются также в атомных реакторах, в недрах земного шара, где распадаются радиоактивные элементы, в атмосфере, где космические частицы сталкиваются с атомами воздуха — практически везде, где идут хоть какие-то ядерные реакции. Существует не один, а три вида нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Стандартная модель четко указывает, что все три, во-первых, не имеют массы, а во-вторых, не превращаются друг в друга. Однако многочисленные эксперименты убедили физиков, что такие превращения происходят. Единственное возможное объяснение — нейтрино имеют массу, пусть и небольшую. За открытие «перевоплощений» нейтрино Такааки Кадзита и Артур Макдональд в 2015 году получили Нобелевскую премию по физике. И было за что: это ни много ни мало единственный надежный экспериментальный результат, противоречащий Стандартной модели. Этот факт может показаться мелкой досадной неувязкой в великолепном здании физики элементарных частиц. Но нелишне напомнить, что величайшие физические теории XX века — квантовая механика и теория относительности — тоже начались с попыток сгладить «небольшие шероховатости» в существовавших тогда идеях. Трудный опыт научил физиков: когда речь идет о фундаментальных законах мироздания, неважных вопросов не бывает. Какова же масса нейтрино и, главное, откуда она берется? Какими законами нужно дополнить Стандартную модель, чтобы уложить в нее этот странный факт? Ответы на эти вопросы и будут искать физики с помощью нового детектора. Истина в скорлупе Строго говоря, JUNO фиксирует не сами нейтрино, а их античастицы — антинейтрино. Однако массы нейтрино и антинейтрино равны, и вообще эти частицы так похожи, что на различии между ними можно не останавливаться. Изучая антинейтрино, физики тем самым изучают и нейтрино. Есть даже гипотеза, что нейтрино и антинейтрино — это одна и та же частица. Возможно, данные JUNO помогут её проверить. Антинейтрино, как и нейтрино, почти не взаимодействуют с остальной материей. Этот не так уж плохо, если вспомнить, сколько «невидимок» ежесекундно пронзает наше тело. Вступи хоть каждая тысячная из них в реакцию с атомами нашего тела, и нам туго бы пришлось. Но для физиков этот факт является головной болью: как изучать то, что почти никак себя не проявляет? К счастью, «почти никак» не означает «совсем никак». Изредка эти частицы все же снисходят до реакции с атомными ядрами. Задача детектора — зафиксировать такие события. Сердце JUNO — камера, заполненная 20 000 т прозрачной жидкости. Эта огромная масса должна обеспечить регистрацию всего около 40 антинейтрино в сутки. Вот с какой неуловимой субстанцией приходится иметь дело физикам. Когда антинейтрино все-таки врезается в протон атомного ядра, возникают два фотона: один мгновенно, другой спустя 0,2 миллисекунды. Толщу прозрачной жидкости просматривают 15 000 датчиков, готовых зарегистрировать это излучение. Однако антинейтрино — не единственные претенденты на реакцию с веществом детектора. В атомные ядра врезаются и космические лучи, и продукты распада мельчайших радиоактивных примесей, содержащихся в любом материале. Причем те и другие делают это куда чаще высокомерных «невидимок». Чтобы долгожданный привет от антинейтрино не утонул в фоновом шуме, специалисты превратили детектор в матрешку. Мишень детектора окружена слоем сверхчистой воды. Это одновременно и защита от посторонних частиц, и система предупреждения. Когда слой воды пересекают частицы космических лучей — но не антинейтрино — они испускают характерное свечение. Так что ученые по крайней мере знают о вторжении непрошенных гостей. Выше расположена пленка из особо прочного полимера. Вертикально над детектором находится еще один бассейн с очищенной водой и дополнительный детектор космических частиц. Вся конструкция упрятана на глубину 700 м. Вся эта многослойная броня, заставляющая вспомнить сказку о кощеевой смерти — не помеха для антинейтрино, с легкостью пронизывающих даже земной шар. От посторонних частиц она тоже защитит не полностью, но сведет их поток к приемлемому уровню. В итоге JUNO будет измерять энергию антинейтрино с рекордной точностью. Основной источник антинейтрино для обсерватории — это реакторы двух промышленных атомных электростанций. Место для детектора выбрано так, чтобы расстояние до реакторов было одинаковым: 53 км. Точно знать расстояние до источника антинейтрино очень важно для изучения свойств этих загадочных частиц. Тем не менее в поле зрения детектора попадут также антинейтрино от Солнца, земных недр, верхних слоев атмосферы и даже вспышек сверхновых, если таковые случатся в ближайших галактиках. Детектор рассчитан как минимум на 30 лет службы с возможностью модернизации. За это время он накопит множество чрезвычайно точных данных. Исследователи надеются, что эта информация прольет свет на загадку массы нейтрино и стоящую за ней новую физику. Автор и источник: Научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев, «Форбс.ру»
 Marginalisimus
Джуно / JunoВоскресенье, 28 Апреля 2025 г. 02:10 (ссылка)
https://moviesjoy.plus/movi...juno-17581
Rewiever
Специалисты ОИЯИ проверили детектор OSIRISВторник, 02 Мая 2023 г. 23:54 (ссылка)
В России создали и испытали важнейший элемент установки класса мегасайенс Специалисты Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) спроектировали и испытали один из важнейших элементов строящейся установки класса мегасайенс JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory), на которой разворачивается масштабный международный научный эксперимент в Китае. Для регистрации нейтрино будет использоваться 20 тыс. тонн сверхчистого жидкого сцинтиллятора - специально подготовленной жидкости, в которой будут наблюдаться слабые вспышки света, сопровождающие взаимодействия нейтрино с веществом. "Уровни очистки жидкого сцинтиллятора от естественных радиоактивных примесей, требуемые для осуществления физической программы JUNO, невозможно контролировать с помощью обычных лабораторных методов. Поэтому и появилось предложение создать для JUNO специальный детектор OSIRIS (Online Scintillator Internal Radioactivity Investigation System), главной задачей которого было бы измерение качества жидкого сцинтиллятора перед его заливкой в главный детектор JUNO. Установка OSIRIS, хотя и невелика по сравнению с 20-килотонным детектором JUNO, с обычной точки зрения огромна: она вмещает единовременно 20 тонн сцинтиллятора", - рассказали в пресс-службе ОИЯИ. Чувствительными сенсорами установки OSIRIS являются фотоэлектронные умножители (ФЭУ), которые, однако, очень чувствительны к магнитному полю Земли и нуждаются в защите от него. Источник: «ТАСС» Потому JUNO и глубоко под землёй (вид на наземную площадку строящейся обсерватории, 2019 г.) :  WIKI - справка : Нейтринная обсерватория JUNO, согласно проекту, представляет собой массивное подземное сооружение (равное по высоте 13-этажке), располагающаяся на глубине 700 метров под землёй невдалеке от южно-китайского города Цзянмынь. JUNO будет обнаруживать и изучать нейтрино из разных источников, в том числе от 10 до 1000 - от Солнца в день, не пропустит возможный внезапный приток тысяч таких частиц, если на определенном расстоянии от Земли взорвётся сверхновая. JUNO также может улавливать так называемые геонейтрино нашей планеты, где радиоактивные элементы, такие как уран-238 и торий-232, подвергаются естественному распаду. Изучение геонейтрино, таким образом, своеобразный способ узнать, каковы эти "энергетические запасы" для будущих поколений. О производительности: все существующие пока детекторы в Японии, Европе и Канаде, вместе взятые, регистрируют около 20 событий в год, JUNO даёт надежу обнаруживать ежегодно более 400 геонейтрино.
|
|
|
LiveInternet.Ru |
Ссылки: на главную|почта|знакомства|одноклассники|фото|открытки|тесты|чат О проекте: помощь|контакты|разместить рекламу|версия для pda |