Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Friday, 2020-09-18, 11:47 PM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Оцените наш сайт/ Please rate our website
Total of answers: 1366
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

5:00 PM
Физики впервые увидели, как нейтрино сталкивается с ядром атома / Physics first saw neutrino collides with the nucleus of an atom

РИА Новости. Российские и зарубежные физики впервые смогли зафиксировать столкновения нейтрино с ядрами атомов, наблюдения за которыми подтвердили общепринятые теоретические выкладки об их поведении, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Почему это открытие мы совершили только сегодня, а не 43 года назад? То, что происходит во время этого столкновения, почти невозможно заметить. В целом, его последствия можно сравнить с тем, что происходит с шаром для боулинга, когда по нему ударяет шарик от пинг-понга. Даниель Фридман, открывший это взаимодействие на уровне теории, писал, что редкая частота столкновений и шумы вряд ли позволят его увидеть», — рассказывает Хуан Коллар (Juan Collar) из университета Чикаго (США).

Нейтрино представляют собой мельчайшие элементарные частицы, которые «общаются» с окружающей материей только посредством гравитации и так называемых слабых взаимодействий, проявляющихся лишь на расстояниях, существенно меньше размеров ядра атома. В середине прошлого века ученые открыли три вида таких частиц — тау, мюонные и электронные нейтрино и их «злые близнецы»-антинейтрино.

Нейтрино, благодаря их малым размерам и необычным свойствам, фактически всегда пролетают сквозь любые формы материи – если взять брусок свинца длиной в световой год, что равно примерно 1,5 триллионов километров, и пропустить через него поток этих частиц, лишь половина из них не достигнет его конца. По этой причине нейтрино часто называют частицами-«призраками».

Тем не менее, столкновения нейтрино и атомов все же должны происходить – при определенных условиях, как выяснил известный американский физик Даниель Фридман еще в 1974 году, нейтрино будет взаимодействовать с ядром атома, одновременно обмениваясь со всеми его протонами и нейтронами так называемыми Z-бозонами, переносчиками импульса.

В результате этого нейтрино «отскочит» от ядра атома, а все ядро атома получит дополнительный импульс и начнет двигаться в противоположную сторону, подобно тому, что происходит со сталкивающимися бильярдными шарами.

Нейтрино, как выяснилось впоследствии, может сталкиваться с материей и иными путями, однако подобные «коллективные» взаимодействия всех нейтронов и протонов внутри ядер и одиночных нейтрино, как показывали расчеты Фридмана, должны происходить чаще всего. Несмотря на это, ученые безуспешно искали их более 40 лет.

Эта проблема была решена Колларом и его коллегами, в том числе российскими физиками из Института Курчатова, Института теоретической и экспериментальной физики РАН и ряда других научных организаций, благодаря неортодоксальному подходу к «поимке» нейтрино – они не стали увеличивать размеры детекторов, как обычно поступают ученые при наблюдениях за частицами-«призраками», а уменьшили его.

Как заметили ученые, повышение «кучности» и интенсивности источника нейтрино позволяет добиться заметно большей частоты столкновения частиц с атомами и увеличить вероятность обнаружения их следов по сравнению с увеличением габаритов и массы самого детектора.

Другим секретом успеха российских и американских физиков стало то, что они не стали использовать ядра тяжелых элементов, традиционно лучше взаимодействующие с нейтрино, а относительно легкий цезий, за колебаниями ядра которого было проще наблюдать. Благодаря этому Коллар и другие участники коллаборации COHERENT смогли уменьшить детектор до почти «карманных» размеров и решили загадку почти полувековой давности.

Собрав несколько десятков таких детекторов, ученые разместили их в коридоре рядом с источником нейтронов в Национальной лаборатории Оак-Ридж, построенной в штате Теннесси в разгар второй мировой войны для создания атомной бомбы. Этот коридор, как отмечают Коллар и его коллеги, экранирован многометровым слоем бетона и гальки, благодаря чему он не пропускает нейтроны из реактора, но не препятствует движению рекордно плотного потока нейтрино, рождающихся в этой установке.

Наблюдая за свечением кристаллов, внутри которых находились атомы цезия, на протяжении 15 месяцев, физикам удалось доказать, что эти вспышки света возникали в результате столкновения пучков нейтрино с ядрами металла и передачи части кинетической энергии «частиц-призраков» неподвижному цезию.

Эти столкновения, как отмечают исследователи, в целом происходили так, как предсказывает Стандартная модель. С другой стороны, Коллар и его коллеги считают, что дальнейшие наблюдения за подобными столкновениями все же могут вывести ученых на следы «новой физики», а также позволят понять, какую роль нейтрино играют в рождении сверхновых и других катастрофических событий в космосе.

Источник: РИА Новости

Russian and foreign physicists were able to capture collisions of neutrinos with atomic nuclei, the observation of which confirmed the generally accepted theory about their behavior, according to a paper published in the journal Science.

 "Why is the discovery we made just today, not 43 years ago? What happens during this collision, it is almost impossible to notice. Overall, its effects can be compared with what happens with the bowling ball when it hits the ball ping-pong table. Daniel Friedman, who discovered this interaction at the level of the theory, wrote that the rare frequency of collisions and noise are unlikely to see it," says Juan collar (Juan collar) from the University of Chicago (USA).

Neutrinos are tiny elementary particles that "communicate" with the surrounding matter only through gravity and the so-called weak interactions, which manifests itself only at distances significantly smaller than the nucleus of an atom. In the middle of the last century scientists have discovered three types of particles — Tau, muon and electron neutrinos and their "evil twins"-neutrino.

Neutrinos, due to their small size and unusual properties, virtually always pass through all forms of matter – if you take a bar of lead in length, light year, equal to roughly 1.5 trillion kilometers, and pass through it a stream of these particles, only half of them reaches its end. For this reason, often called neutrinos-the"ghosts".

However, collisions of neutrinos and atoms still needs to happen under certain conditions, as found by the famous American physicist Daniel Friedman in 1974, neutrinos will interact with the nucleus of the atom, simultaneously exchanging with all of its protons and neutrons, the so-called Z bosons, carriers of momentum.

As a result, neutrinos "bounce" from the atom nucleus, and the nucleus of the atom will receive a boost and will begin to move in the opposite direction similar to what happens with colliding billiard balls.

Neutrinos, as it turned out, can face with matter in other ways, however, such "collective" cooperation between all neutrons and protons inside the nuclei and a single neutrino, as shown by calculations, Friedman, needs to happen more often. Despite this, scientists have unsuccessfully searched for them for over 40 years.

This problem was solved by Kollar and his colleagues, including Russian physicists from the Kurchatov Institute, Institute of theoretical and experimental physics and several other scientific organizations, thanks to an unorthodox approach to "capture" neutrinos – they did not increase the size of the detectors, as scientists usually do when observing particles-ghosts, and reduced it.

As noted by scientists, increasing the "accuracy" and intense source of neutrinos allows you to get a much greater frequency of collisions of particles with atoms and increase the probability of detecting traces of them in comparison with the increase in size and weight of the detector.

Another secret of success of Russian and American physicists was that they did not use a core of heavy elements, better traditionally interact with neutrinos, and cesium is relatively easy, with fluctuations in the core which was easier to observe. Due to this, Collard and other participants of the collaboration of the COHERENT detector could be reduced to almost "pocket" size and solved the riddle for almost half a century ago.

Having collected several dozen such detectors, the scientists have placed them in the hallway next to the neutron source at the National laboratory of Oak ridge, built in Tennessee in the midst of world war II to create the atomic bomb. This corridor, as noted by Kollar and his colleagues screened the heavy layer of concrete and pebbles, so it does not transmit neutrons from a reactor, but does not prevent the record movement of a dense neutrino flux produced in this facility.

Watching the glow of the crystals, inside which there are atoms of cesium, for 15 months, physicists have managed to prove that these flashes of light occur in the collision of beams of neutrinos with nuclei of the metal and transfer some of the kinetic energy of the "particles-ghosts" stationary cesium.

These clashes, as the researchers note, in General, was exactly as predicted by the Standard model. On the other hand, Kollar and his colleagues believe that further observation of such clashes may bring scientists on the traces of "new physics", and also will allow to understand the role neutrinos played in the birth of supernovae and other cataclysmic events in the cosmos.

Source: РИА Новости

Category: Физика- Physics | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  August 2017  »
SuMoTuWeThFrSa
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links