Il mondo surreale di rivelatori di neutrini | Sorprendente mondo.
Osservazioni: Questa è una traduzione pubblicata per scopi educativi e potrebbe contenere errori o essere imprecise.
I neutrini sono una delle particelle fondamentali che compongono l'universo, ma non negli elettroni modo, protoni e neutroni sono. Queste particelle sono estremamente piccoli, quasi senza massa ed elettricamente neutro, così essi non sono interessati da forze elettromagnetiche e reagire molto debolmente con altre particelle di natura. I neutrini sono prodotti dal decadimento di elementi radioattivi in reazioni nucleari come nel nucleo delle stelle sole o esplodere. Una volta Nato, viaggiano in linea retta alla velocità della luce che passa attraverso la materia solida quasi interamente senza ostacoli. Anche se piccoli, portano una quantità colossale di energia - alcuni di questi portano la stessa quantità di energia come una palla da tennis ben colpito. Per rilevare queste particelle utilizzando la stessa tecnologia che usano al Large Hadron Collider in Svizzera, uno richiederebbe un anello di magneti le dimensioni dell'orbita terrestre intorno al sole.Rivelatori di neutrini, pertanto, utilizzare un tipo completamente diverso di scienza e tecnologia. Alcuni rivelatori di utilizzano grandi serbatoi pieni di acqua e circondato da tubi fotomoltiplicatori che guardare per radiazioni emesse quando un neutrino in arrivo crea un elettrone o un muone in acqua. Altri rivelatori hanno vasche piene di cloro o Gallio o altri liquidi. Rivelatori di neutrini sono spesso costruiti sottoterra, per isolare il rilevatore di raggi cosmici e altre radiazione di fondo.
Super-Kamiokande
Ingegneri esaminando gli strumenti all'interno del serbatoio di Super-Kamiokande riempito a metà in una barca a remi. Photo credit
Il rivelatore di neutrini Super-Kamiokande si trova a 1.000 metri sotto Monte Kamioka, vicino la città di Hida in Giappone. Il rivelatore consiste di un serbatoio cilindrico in acciaio inox 41 metri di 39 metri 50.000 tonnellate di acqua ultra-pura e circondato da più di 11.000 tubi di fotomoltiplicatore (PMT). È uno del rivelatore più grande del suo genere.
Quando un passaggio neutrino interagisce con gli elettroni o i nuclei dell'acqua, può produrre una particella che si muove più velocemente della velocità della luce nell'acqua. Questo crea un cono di luce come radiazione Čerenkov, che è l'equivalente ottico a un boom sonico. Cherenkov luce è proiettato come un anello sulla parete del rivelatore e registrato dal lampo utilizzando questo scienziati di dati può determinare la direzione della sorgente e il sapore del neutrino.
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Rivelatore di neutrini di scintillatore liquido
Il liquido scintillatore Neutrino Detector (LSND) al Los Alamos National Laboratory operati tra il 1993 e il 1998. Il rilevatore ha consistito di un serbatoio riempito con 167 tonnellate (50.000 galloni) di olio minerale mescolato con un materiale organico scintillatore ed era dotato di tubi fotomoltiplicatori 1220. I risultati di LSND, tuttavia, furono controversi e sono stati confutati da prove successive di altri laboratori.
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MiniBooNE
Rilevatore di MiniBooNE al Fermilab è stato progettato senza ambiguità verificare o confutare il risultato controverso LSND in un ambiente controllato. Il rivelatore è un 40 piedi (12 - metro) sfera di diametro riempito con 800 tonnellate di olio minerale e fiancheggiata da 1520 "tubi fotomoltiplicatori". Il rivelatore vede una collisione dei neutrini ogni 20 secondi, pari a circa 1 milione eventi di neutrino all'anno.
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Borexino
Borexino è che un esperimento di fisica delle particelle si trova quasi un miglio sotto la superficie del Monte Gran Sasso circa 60 miglia fuori Roma. Il rivelatore è una sfera di acciaio 59-piede riempita con uno scintillatore liquido. Lo scopo primario dell'esperimento è quello di rendere una misura precisa del flusso dei neutrini berillio-7 dal sole e confrontandolo con il pronostico di modello solare Standard. Questo permetterà agli scienziati di comprendere a fondo i processi di fusione nucleare che si svolge presso il nucleo del sole aiuterà anche a determinare le proprietà delle oscillazioni di neutrino.
Il rivelatore Borexino risultati rivelatori, sfera di buffer e sfera interna di scintillatore. Photo credit
L'esterno della sfera d'acciaio del neutrino detector completo 59-piede. Photo credit
All'interno del rivelatore Borexino. Photo credit
Osservatorio del Neutrino di Sudbury
Il Sudbury Neutrino Observatory si trova a 2.100 metri sotterraneo nella miniera Creighton di Vale Inco in Sudbury, Ontario, Canada. L'obiettivo di rivelatore SNO consisteva di 1.000 tonnellate di acqua pesante contenuta in un vaso di acrilico 6-metro-raggio. La cavità del rilevatore di fuori della nave è stata riempita con acqua normale per fornire entrambi galleggiabilità per il vaso e la schermatura contro le radiazioni. L'acqua pesante è stato visualizzato da circa 9.600 "tubi fotomoltiplicatori". La cavità di alloggiamento del rivelatore è riferito la cavità sotterranea artificiale più grande del mondo.
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IceCube Neutrino Observatory
IceCube Neutrino Observatory si trova presso la base Amundsen-Scott South Pole Station in Antartide. Esso è composto da migliaia di sensori distribuiti oltre un chilometro cubo di volume sotto il ghiaccio antartico. Ogni sensore, globo di vetro sferico chiamato moduli ottici digitali (DOMs), costituiti da un tubo di fotomoltiplicatore e un computer ed è sospeso da "stringhe" in fori praticati nel ghiaccio a profondità che vanno da 1.450 a 2.450 metri. IceCube Neutrino Observatory è il più grande telescopio del neutrino nel mondo.
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Al modulo ottico digitale (DOM). Photo credit
Al modulo ottico digitale (DOM) si abbassa in un buco di 2.500 metri di profondità nel ghiaccio. Photo credit
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KamLAND rivelatore
Il rilevatore di Kamioka Liquid Scintillator Antineutrino (KamLAND) è un dispositivo sperimentale che è stato costruito presso l'Osservatorio di Kamioka, un impianto di rilevazione in sotterraneo del neutrino vicino Toyama, Giappone. Il suo scopo è quello di rilevare gli antineutrini di elettroni emessi dal 53 giapponese commerciale reattori nucleari che circondano il rivelatore.Lo strato esterno di KamLAND rivelatore completo è costituito da un vaso di contenimento di 18 metri di diametro in acciaio inox con un rivestimento interno di tubi di 1.879 foto-moltiplicatore, ogni 50 centimetri di diametro. Il secondo strato interno è costituito da 13 m - pallone di nylon di diametro riempito con scintillatore liquido composto di 1.000 tonnellate di olio minerale, il benzene e sostanze chimiche fluorescenti.
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Daya Bay reattore Neutrino Experiment
L'esperimento sui neutrini reattore di Daya Bay si trova a Daya Bay, a circa 52 chilometri a nordest di Hong Kong, in Cina. L'esperimento è costituito da otto rivelatori antineutrino, raggruppati in tre posizioni all'interno di 1,9 km di sei reattori nucleari. Ogni rivelatore è costituito da 20 tonnellate di scintillatore liquido circondato da tubi fotomoltiplicatori e schermatura.Le interiora di ogni rivelatore cilindrico antineutrino consistono di uno vaso acrilico trasparente nidificato all'interno di un altro uno, entrambi dei quali siedono all'interno di una terza nave in acciaio inox. Questo è pieno di scintillatore liquido chiaro.
Foto di credito: Roy Kaltschmidt, LBNL