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Der weltweit größte Neutrino-Detektor, Hyper-K, hat den Startschuss gegeben

Der weltweit größte Neutrino-Detektor, Hyper-K, hat den Startschuss gegeben


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Das japanische Kabinett hat den Startschuss für eine gegeben 600 Millionen Dollar riesiger Neutrino-Detektor soll gebaut werden. Das als Hyper-Kamiokande-Experiment bezeichnete Experiment könnte für das Rennen um die Erkennung und Untersuchung von Neutrinos von entscheidender Bedeutung sein.

VERBINDUNG: DIESE NEUEN RIESIGEN NEUTRINO-DETEKTOREN SPANNEN DREI STAATEN

Wie werden Neutrinos beobachtet?

Neutrinos werden mit einem speziellen Gerät nachgewiesen, das lustigerweise als Neutrino-Detektoren bezeichnet wird. Diese bestehen normalerweise aus einem großen Tank mit sehr reinem Wasser, der mit speziellen Detektoren ausgekleidet ist.

Die Idee ist, das Vorhandensein von etwas zu erkennen, das Cherenkov-Licht genannt wird.

"Cherenkov-Licht wird von den Neutrinos emittiert, wenn sie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch das Wasser laufen. Daher erkennt der Detektor die Wirkung der Neutrinos, die mit dem Wasser interagieren, und nicht mit den Neutrinos selbst." - astro.wisc.edu.

Warum ist der Nachweis von Neutrinos so schwierig?

Neutrinos sind so schwer zu erkennen, hauptsächlich weil sie so klein sind. Dies macht es fast unmöglich, direkt zu erkennen.

Aus diesem Grund sind andere Mittel zur indirekten Detektion erforderlich, um zu versuchen, sie experimentell zu "beobachten".

"Neutrinos sind schwer zu erkennen, weil sie es sind 100.000s von Zeiten kleiner als ein Elektron, sind also zu klein, um mit aktuellen Geräten erkannt zu werden. Sie haben auch keine Ladung und interagieren nicht mit anderen Atompartikeln, was bedeutet, dass es schwieriger ist, Feynman-Diagramme zu finden. "- Mein Tutor.

Was ist das Hyper-Kamiokande-Experiment?

Das Hyper-Kamiokande-Experiment soll der größte jemals gebaute Neutrino-Detektor sein. Enthalten herum 260.000 Tonnen Der Detektor besteht aus hyperreinem Wasser und wird in einer riesigen Höhle neben der Kamioka-Mine von Hida City gebaut.

Dieser neue Detektor wird nach seinem Bau sein bereits riesiges Geschwister, den Super-Kamiokande-Detektor, in den Schatten stellen. Das Team hinter dem Projekt hofft, dass sein neuer gigantischer Detektor einige bahnbrechende Entdeckungen in diese schwer fassbaren Partikel bringen wird.

Im Journal berichtet Naturhält der Detektor ein Versprechen: -

"Die enorme Größe des Hyper-Kamiokande (Hyper-K) wird es ihm ermöglichen, eine beispiellose Anzahl von Neutrinos zu erkennen, die von verschiedenen Quellen produziert werden - einschließlich kosmischer Strahlung, Sonne, Supernovae und Strahlen, die künstlich von einem vorhandenen Teilchenbeschleuniger erzeugt werden Wenn es Neutrinos fängt, wird es das Wasser auf den möglichen spontanen Zerfall von Protonen in Atomkernen überwachen, was, wenn es beobachtet wird, eine revolutionäre Entdeckung wäre. " - -Natur.

Das Projekt wird ein enormes Unterfangen sein und voraussichtlich irgendwo in der Region kosten 600 Millionen US-Dollar (64,9 Milliarden japanische Yen).Weitere Investitionen sind erforderlich, um den PARC-Beschleuniger zu aktualisieren 300 km weg in Tokai, wo der Neutrinostrahl erzeugt wird.

Die japanische Regierung wird den Löwenanteil des Projekts finanzieren, das verbleibende Quartal wird von internationalen Partnern wie Großbritannien und Kanada bereitgestellt.

Wie groß wird Hyper-K sein?

Der enorme Detektor wird aus einem trommelförmigen Tank bestehen 71 Meter tief und 68 Meter breit. Diese enorme Struktur wird in einer künstlichen Höhle untergebracht, die mit großen Mengen Sprengstoff gebaut wird.

"Eine Halle zur Unterbringung des Panzers wird an einer Stelle mit Sprengladungen ausgegraben 8 Kilometer von den vorhandenen Kamioka-Anlagen aus, um Vibrationen zu vermeiden, die den KAGRA-Gravitationswellendetektor stören, der kurz vor dem Betrieb steht. Der Standort Kamioka wurde vor Jahrzehnten aufgrund der vorhandenen Bergbauanlagen und der hohen Qualität des Gesteins sowie der reichlichen Versorgung mit Süßwasser ausgewählt. "- Natur.

Empfindliche Lichtdetektoren säumen das Innere des Tanks. Diese erfassen schwache Blitze, die emittiert werden, wenn Neutrinos mit Wasseratomen kollidieren.

Physiker auf der ganzen Welt sind sehr gespannt auf das Potenzial des Projekts. Dies liegt daran, dass Unterschiede im Verhalten von Neutrinos und ihren Antimaterie-Gegenstücken Antineutrinos untersucht werden können.

Laut Masayuki Nakahata, einem Physiker an der Universität von Tokio, ist die größte Entdeckung, die Hyper-K machen könnte, der Protonenzerfall.

"Der Protonenzerfall wurde nie beobachtet und muss daher - wenn überhaupt - äußerst selten sein, was bedeutet, dass das Proton eine sehr lange durchschnittliche Lebensdauer von mehr als hat 1034 Jahre." - Natur.

Dies wäre bahnbrechend, da das derzeitige Standardmodell in der Teilchenphysik keinen Protonenzerfall zulässt. Viele neuere Theorien, die es ersetzen und versprechen könnten, die fundamentalen Kräfte zu vereinen, tun dies jedoch.

Hyper-K mit seinem viel größeren Wasservolumen sollte eine größere Chance bieten, Protonen zerfallen zu sehen - - wenn die Vorhersagen korrekt sind. Wenn dieses Phänomen nicht erkannt wird, könnte dies dazu beitragen, die durchschnittliche Lebensdauer von Protonen erheblich zu verlängern.


Schau das Video: Japans Next Neutrino Hunter Could Revolutionize Particle Physics (Dezember 2022).