Gömmer sig på djupet av 1 km under berget, Ikeno, i en zinkgruva Kamioka, 290 km Norrut från Tokyo (Japan) är den plats som sin lya skulle drömma om att någon super skurk från en film eller en berättelse om supercoach. Här är en “Super-Kamiokande” (eller “Super-K”) neutrino detector. Neutriner är en subatomär grundläggande partiklar, mycket svagt interagerande med vanlig materia. De kan tränga in helt i allt och överallt. Observation av dessa grundläggande partiklar som hjälper forskare att hitta den kollapsande stjärnor och lära sig ny information om vårt Universum. Business Insider har talat med tre personer “Super-Kamiokande” och fick reda på hur det hela fungerar och vad som experiment utförda av forskare.
Nedsänkt i den subatomära världen
Neutriner som är mycket svåra att upptäcka. Så svårt att den berömde Amerikanske astrofysikern och populariserat vetenskap Neil Degrasse Tyson en gång kallade “den mest svårfångade byten i rymden.”
“Frågan är inte för neutriner inga hinder. Dessa subatomära partiklar kan passera genom ett hundra ljusår metall och inte ens sakta ner,” sade Degrasse Tyson.
Men varför försöker forskare förstå?
“När supernova inträffar, den stjärna som kollapsar in i sig själv och blir ett svart hål. Om detta evenemang händer i vår galax, neutrino detektorer som samma “Super-K” kan fånga släpps ut i denna process, neutriner. Dessa detektorer är mycket få i världen”, förklarar Yoshi Uchida, Imperial College i London.
Innan en stjärna kollapsar, det avger i alla riktningar i rymden neutriner, och laboratoriet för en sådan “Super-Kamiokande” fungera i rollen av system för tidig varning som talar om forskare var man letar för att se de sista ögonblicken av livet för stjärnorna.
“Förenklade beräkningar säger att händelserna av en supernova-explosion i en radie som våra detektorer kan fånga bara händer en gång på 30 år. Med andra ord, om du missar en, du måste vänta i genomsnitt ett par decennier till nästa händelse, säger Uchida.
Neutrino detector “Super-K” inte bara detekterar neutriner faller på honom från yttre rymden. Dessutom är det överförs neutriner med T2K experimentell uppställning, som ligger i staden Tokaj, i den motsatta delen av Japan. Skickas till neutrino balken har att gå ca 295 mil, efter som det kommer in i detektorn “Super-Kamiokande”, som ligger i den Västra delen av landet.
Observation av hur neutriner ändra (eller oscillera) när du flyttar genom materia, kan berätta för forskarna mer om naturen av Universum, till exempel, om förhållandet mellan materia och antimateria.
“Vår modell “Big Bang” – tyder på att materia och antimateria har skapats i lika proportioner,” — sade i en intervju med Business Insider, Morgan Vasko från Imperial College i London.
“Huvuddelen av antimateria för lite eller för någon anledning försvunnit. Vanlig materia är mycket mer än antimateria.”
Forskarna menar att studien av neutriner kan vara ett sätt genom vilket svaret på denna gåta är äntligen hittats.
Som en “Super-Kamiokande” fångar neutriner
Beläget på ett djup av 1000 meter under marken, “Super-Kamiokande” storlek av ett 15-våningshus representerar något.
Ordningen av en neutrino detector “Super-Kamiokande”
En stor rostfri tank i form av en cylinder fylld med 50 tusen ton av särskilt renat vatten. Passerar genom detta vatten, neutrino rör sig i ljusets hastighet.
“Neutriner in i tanken att ge ljus ordningen är den samma som Concorde hade brutit ljudvallen”, säger Uchida.
“Om planet rör sig mycket snabbt och bryter ljudvallen, bakom det skapar en mycket kraftfull chock våg av ljud. På samma sätt kan en neutrino passerar genom vattnet och rör sig snabbare än ljusets hastighet skapar en ljus Shockwave, förklarar forskaren.
På väggarna, i taket och botten på tanken är installerad lite mer än 11 000 speciella guld-färgade “glödlampor”. De kallas fotomultiplikatorer är mycket känslig för ljus. De fångar ljuset, dessa chockvågor är som genereras av neutriner.
Titta så fotomultiplikatorer
Morgan Vasco beskriver dem som “back-lampor”. Dessa enheter är så känsliga att även med en enda quantum of light kan generera en elektrisk impuls, som sedan behandlas av ett särskilt elektroniskt system.
Inte dricka vatten, dude
Så ljuset från stötvågor som skapats av neutriner som består av sensorer vattnet i tanken bör vara klar som kristall. Så ren att du kan inte ens föreställa mig. “Super-Kamiokande” det är en ständig process för speciella multi-nivå rengöring. Forskare bestrålas med ultraviolett ljus för att döda alla eventuella bakterier. I slutet blir hon så att det skrämmer mig.
“Sorokina vatten kan lösa något. Sorokina vattnet här är mycket, mycket obehaglig sak. Den har egenskaper syra och alkali, säger Uchida.
“Ännu en droppe av detta vatten kan ge dig så mycket besvär att du aldrig har drömt om,” tillägger Wasco.
Personer som reser med båt i behållaren, “Super-Kamiokande”
Om du behöver för att utföra underhåll i tanken, till exempel för utbyte av felaktiga sensorer, forskarna har för att använda en gummi båt (bilden ovan).
När Matthew stek var doktorand vid University of Sheffield han och två andra studenter “lucky” för att göra samma arbete. I slutet av dagen, när det är dags att stiga upp är avsedda för detta ändamål utelämna gondolen gick sönder. Fysiker hade inget att göra, hur man ska gå tillbaka i båten och vänta tills den har reparerats.
“Jag visste inte när hon låg på rygg i båten och pratade med de andra, som en liten del av mitt hår, bokstavligen inte mer än tre inches i längd, rörde vatten, säger Malek.
Medan de simmade inne i “Super-Kamiokande”, och forskare på övervåningen var fastställande gondolen, Malek ingenting att oroa sig. Han var orolig för tidigt på morgonen nästa dag, insåg att det var något hemskt.
“Jag vaknade vid 3 på morgonen outhärdlig klåda på huvudet. Det var nog den mest hemska klåda jag någonsin har upplevt i mitt liv. Värre än vattkoppor, som jag hade i barndomen. Han var så hemskt att jag bara inte kunde somna,” fortsatte den vetenskapsman.
Stek insåg att den droppe vatten som fick på spetsen av sitt hår, “sög torka” av dem alla näringsämnen och deras brist har nått sin skalle. Han hastigt sprang till dusch och tillbringade över en timme att försöka återställa mitt hår.
En annan berättelse Vasco. Han hade hört att under år 2000, det år då underhållspersonal dras från vattnet och hittade på botten i form av en skiftnyckel.
“Tydligen är denna knapp av misstag lämnat en av de anställda när de fyllde tanken med vatten i 1995. Efter att ha vatten i 2000, fann de att nyckeln försvann”.
“Super-Kamiokande 2.0”
Trots att “Super-Kamiokande” är redan en mycket stor neutrino detector, forskare har föreslagit att en stor installation som heter “Hyper-Kamiokande”.
“Om vi får ett godkännande för att bygga “Hyper-Kamiokande”, detektorn kommer att vara klar omkring år 2026, säger Vasco.
Enligt den föreslagna koncept, detektorn “Hyper-Kamiokande” är 20 gånger mer “Super-Kamiokande”. Det är planerat att använda om 99 000 fotomultiplikatorer.
Hur gör detektorer neutrino: ett exempel på Japanska “Super-Kamiokande”
Nikolai Khizhnyak