Что такое частицы нейтрино и почему человечество не может их изучить?

Знаете ли вы, что самым дорогим веществом на свете является антиматерия? Согласно официальным данным NASA, один миллиграмм позитронов этого редкого вещества стоит приблизительно 25 миллионов долларов! Вместе с тем, получить антиматерию в лабораторных условиях едва ли представляется возможным по причине того, что все предпринятые ранее попытки создать уникальный источник энергии потерпели поражение. Почему? Кажется, ответ на этот вопрос может скрываться в очень распространенных и при этом загадочных частицах — нейтрино.

В физике антиматерия — это просто «противоположность» материи. Дело в том, что частицы антивещества всегда имеют ту же массу, что и их аналоги, при этом обладая несколько иными “перевернутыми” свойствами. Так, протоны в веществе имеют положительный заряд, а антипротоны-отрицательный. Антиматерия теоретически может быть создана в лабораторных условиях при столкновении частиц высокой энергии, однако эти события почти всегда создают равные части как антиматерии, так и материи, и, когда две противоположные частицы вступают в контакт друг с другом, обе разрушаются в мощной волне чистой энергии.

Что озадачивает физиков, так это то, что почти все во Вселенной, включая людей, состоит из материи, а не из равных частей материи и антиматерии. В поисках идей, которые могли бы объяснить, что удерживает нашу Вселенную от создания отдельных галактик, состоящих из антиматерии, исследователи обнаружили некоторые доказательства того, что ответ может скрываться в очень распространенных, но плохо изученных частицах, известных человечеству как нейтрино.

Для того, чтобы суметь ответить на вопросы о природе антиматерии, команда исследователей во главе с Кристофером Можером не так давно опубликовала результаты первого набора экспериментов, направленных на изучение свойств нейтрино. Так, согласно планам ученых, уже в самое ближайшее время человеком может быть проведен особый глубоководный нейтринный эксперимента (DUNE), который представляет из себя создание экспериментальной установки для исследований нейтринной науки и физики частиц.

Для того, чтобы суметь ответить на вопросы о природе антиматерии, команда исследователей во главе с Кристофером Можером не так давно опубликовала результаты первого набора экспериментов, направленных на изучение свойств нейтрино. Так, согласно планам ученых, уже в самое ближайшее время человеком может быть проведен особый глубоководный нейтринный эксперимента (DUNE), который представляет из себя создание экспериментальной установки для исследований нейтринной науки и физики частиц.

В настоящее время всем известные коллайдеры частиц, такие как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе, проводят эксперименты на кварках — частицах, которые “конструируют” протоны и нейтроны атомного ядра. Благодаря проведенным экспериментам, были найдены определенные доказательства того, что материя и антиматерия действительно симметричны. Вместе с тем, эксперименты на лептонах — легких, слабовзаимодействующих с материей частицах, намекают на то, что эти частицы могли бы более полно объяснить универсальную асимметрию стандартного вещества и антиматерии.

Проблема с изучением нейтрино заключается в том, что подобные мельчайшие частицы крайне редко взаимодействуют с другими частицами. Обнаружение этих редких взаимодействий означает, что исследователям необходимо изучать большое количество нейтрино в течение длительных периодов времени. Кроме того, постоянный поток мюонов, образующихся в результате взаимодействия космических лучей в верхних слоях атмосферы, может затруднить обнаружение и без того нечастых взаимодействий.

Исследователи считают, что для того, чтобы решить такую проблему, ставящую под угрозу исследование частиц нейтрино, нам необходимо спуститься приблизительно на полтора километра вглубь Земли, построив несколько 10-тонных детекторов и заполнив их изнутри жидким аргоном. Сразу после этого, учеными предлагается запустить в сторону установки пучок нейтрино, который должен быть предварительно сделан в близлежащем ускорителе частиц. По словам авторов программы DUNE, данная установка будет размещена к 2022 году в подземном исследовательском центре Сэнфорда недалеко от Чикаго, и, возможно, именно она сможет помочь в исследовании свойств взаимодействия нейтрино и антиматерии.

Источник