В търсене призраците на Вселената: нов детектор е готов да преобърне света на физиката с главата надолу

SBND във Фермилаб отваря врати към неизвестното.

Центърът Фермилаб в САЩ направи важна стъпка в търсенето на редките, почти невидими частици, известни като неутрино, което може да доведе до откриването на нови физични явления.

За пръв път неутриното бе уловено от детектора SBND (Short-Baseline Near Detector), който е част от експериментите на Фермилаб. Това е важно събитие в многогодишните изследвания на тези частици, които въпреки безтегловността си и изключително редките взаимодействия с другите частици играят ключова роля за разбирането структурата на Вселената. Приблизително 100 трилиона неутрино преминават през човешкото тяло всяка секунда, без да бъдат забелязани. Уникалните свойства на тези частици могат да помогнат да се обясни съществуването на атомите, молекулите, звездите и галактиките.

Досега са известни три вида неутрино: мюонно, електронно и тау неутрино. Учените обаче предполагат, че съществува още един вид, така нареченото „стерилно“ неутрино, което е почти невъзможно да бъде уловено. Едно от основните предизвикателства пред SBND е да се потвърди неговото съществуване.

Експерименталният физик Андрю Мастбаум от университета „Рутгерс“ отбеляза, че неутриното може да помогне да се отговори на фундаментални въпроси, като например да се открие по-пълна теория на природата на микроравнище и да се обясни защо Вселената е изпълнена с материя.

Работата по детектора SBND продължава вече почти десетилетие и неговото стартиране е важно събитие за научната общност. Устройството, съдържащо 112 тона свръхохладен течен аргон, улавя взаимодействията на неутриното чрез слабото ядрено взаимодействие. В комбинация с другите детектори по света, като IceCube в Антарктида, SBND ще помогне за по-точното изучаване на неутриното.

SBND ще работи съвместно с друг детектор, ICARUS, инсталиран през 2017 г. И двете устройства анализират сноповете, произведени от ускорителя на частици във Фермилаб. Очаква се детекторите да могат да улавят до 7000 взаимодействия на неутрино на ден. Това е значителен брой за частици, чиито взаимодействия са изключително редки.

Според учените SBND и ICARUS имат уникалната възможност да проверят съществуването на нови видове неутрино и да търсят аномалии, които могат да надхвърлят Стандартния модел на физиката, включително откриване на тъмна материя.

Резултатите от предишни експерименти с неутрино повдигнаха много въпроси и сега, с помощта на новите технологии, изследователите се надяват да намерят отговорите.

Прозренията, получени от взаимодействията, ще послужат за бъдещи експерименти.

Откритите сигнатури на неутрино са само началото на проекта SBND. Съвместната работа ще продължи през следващите няколко години, като ще продължава да експлоатира детектора и да анализира милионите неутрино взаимодействия, които се регистрират.

„Не всеки ден един детектор вижда първите си неутрино“, казва Дейвид Шмиц, съосновател на проекта SBND и доцент по физика в Чикагския университет. „Всички ние прекарахме години, работейки за този миг, и тези първи данни са едно многообещаващо начало на нашето търсене на нова физика“.