В Китае заработал новый подземный детектор для изучения загадочных частиц нейтрино
В Китае начал работу новый детектор нейтрино, известный как Цзянмэньская подземная обсерватория нейтрино (JUNO). Этот масштабный научный проект, расположенный на глубине 700 метров между двумя крупными атомными электростанциями в Янцзяне и Тайшане, призван пролить свет на одну из самых загадочных частиц во Вселенной.
Нейтрино крайне слабо взаимодействуют с веществом, хотя через тело каждого человека ежесекундно проходят сотни триллионов этих частиц, рожденных на Солнце. Для их обнаружения требуются особые условия. Подземное расположение обсерватории, как и у других подобных детекторов, позволяет экранировать её от других частиц, таких как мюоны, с помощью толщи земной коры. Дополнительную защиту обеспечивает детектор «Top Tracker», который окружает основной резервуар с ультрачистой водой диаметром 44 метра. Его задача — фиксировать любые случайные частицы, которым удалось проникнуть так глубоко, чтобы исключить создаваемые ими помехи из собранных данных.
Сердцем обсерватории является сфера, содержащая жидкий сцинтиллятор и окруженная 43 212 высокочувствительными фотодетекторами, способными улавливать отдельные фотоны. Когда нейтрино все же взаимодействует с материалом детектора, оно производит вспышку света. Собирая данные со всех фотодетекторов, ученые смогут восстановить физические свойства частицы.
Одной из главных целей проекта JUNO является изучение осцилляций нейтрино — процесса, в ходе которого эти частицы спонтанно меняют свой тип, превращаясь из электронного в мюонное или тау-нейтрино и обратно. Исследователи надеются определить иерархию масс трех типов нейтрино, то есть выяснить, какой из них является самым тяжелым, а какой — самым легким.
Понимание природы нейтрино имеет фундаментальное значение для многих областей науки. Эти частицы, как полагают ученые, играли ключевую роль в процессе расширения Вселенной после Большого взрыва, позволяют заглянуть внутрь процессов, происходящих при взрывах сверхновых звезд, и даже могут предоставить данные о радиоактивных процессах в глубоких недрах Земли.
Проект JUNO является плодом международного сотрудничества: в нём участвуют 74 института и 700 учёных под руководством Института физики высоких энергий Китайской академии наук. Ожидается, что детектор будет собирать данные от сорока до шестидесяти нейтрино ежедневно на протяжении как минимум десяти лет, что должно внести значительный вклад в разгадку тайн этих неуловимых частиц.