Neutrinos เป็นสัตว์เลื้อยคลานที่อุดมสมบูรณ์มีความอยากรู้อยากเห็นและเข้าใจยากมากในฟิสิกส์อนุภาค บางส่วนของพวกเขาได้รับรอบตั้งแต่บิ๊กแบงและเช่นเดียวกับที่คุณได้อ่านนี้ล้านล้านของพวกเขาได้ผ่านร่างกายของคุณ (และอื่น ๆ อีกมากมายอยู่ระหว่างทาง) แต่แม้นิวตริโนแพร่หลายแพร่หลาย ไม่สนใจทุกอย่างที่ทำจากสิ่งอื่น ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่การชั่งน้ำหนักนิวตริโนนั้นไม่ง่ายเหมือนการขอร้องอย่างสุภาพให้ทำการสเกล
นักฟิสิกส์อนุภาคที่โชคดีมีจำนวนมากรวมถึงคนที่ Fermilab ของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาและพวกเขาก็ไม่ยอมแพ้ในซาฟารีนิวตริโนล่าสุดของพวกเขา: การทดลองของ NuMI Off-Axis Electron Neutrino หรือ NOvA นักวิทยาศาสตร์เป็นตัวแทนของนิวตริโนด้วยตัวอักษรกรีก nu หรือโวลต์.) มันเป็นเกมขนาดเล็กมากที่จับนิวตริโนได้อย่างรวดเร็วและใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่มากในการทำงาน และมันก็จับนิวตริโนตัวแรกของมันไว้แล้วก่อนที่การตั้งค่าจะเสร็จสมบูรณ์อย่างสมบูรณ์
สร้างขึ้นโดยการชนโปรตอนกับเป้าหมายของกราไฟท์ในโรงงานของ Fermilab นอกเมืองชิคาโกรัฐอิลลินอยส์ทำให้นิวตริโนถูกรวบรวมและยิงออกมาในลำแสง 500 ไมล์ไปทางตะวันตกเฉียงเหนือไปยังเครื่องตรวจจับไกล NOVA ในแม่น้ำ Ash รัฐมินนิโซตา คานแรกถูกยิงในเดือนกันยายน 2013 ในขณะที่โรงงาน Ash River ยังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง
“ ว่ามีการตรวจพบนิวตริโนแรกก่อนที่การติดตั้งเครื่องตรวจจับไกลโนวาเสร็จสมบูรณ์เป็นเครื่องบรรณาการที่แท้จริงสำหรับทุกคนที่เกี่ยวข้อง” มาร์วินมาร์ซาชนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยมินนิโซตา “ ผลเริ่มต้นนี้ชี้ให้เห็นว่าความร่วมมือ NOvA จะให้ความช่วยเหลือที่สำคัญต่อความรู้ของเราเกี่ยวกับอนุภาคเหล่านี้ในอนาคตไม่ไกลนัก”
ลำแสงจาก Fermilab ถูกยิงในระยะเวลาสองวินาทีแต่ละครั้งส่งนิวตริโนหลายพันล้านโดยตรงไปยังเครื่องตรวจจับ เครื่องตรวจจับใกล้ที่ Fermilab ยืนยัน "เริ่มต้น" ของนิวตริโนในลำแสงเริ่มต้นและเครื่องตรวจจับไกลที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นจะตรวจสอบว่านิวตริโนมีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างการเดินทางระหว่างรัฐใต้ดินสามมิลลิวินาที
อีกครั้งเนื่องจากนิวตริโนไม่สามารถโต้ตอบกับอนุภาคธรรมดาได้อย่างง่ายดายลำแสงจึงสามารถเดินทางผ่านพื้นดินระหว่างสิ่งอำนวยความสะดวกได้อย่างง่ายดาย - แม้จะมีความโค้งของโลก ในความเป็นจริงลำแสงซึ่งเริ่มต้นที่ 150 ฟุต (45 เมตร) ใต้พื้นดินใกล้กับชิคาโกในที่สุดก็ผ่านไป 6 ไมล์ (10 กม.) ในระหว่างการเดินทาง
ตามข่าวประชาสัมพันธ์จาก Fermilab นิวตริโน“ มาในสามประเภทเรียกว่ารสชาติ (อิเล็กตรอน, มิวออนหรือเอกภาพ) และเปลี่ยนระหว่างพวกเขาขณะเดินทาง เครื่องตรวจจับทั้งสองของการทดลอง NOvA นั้นวางไว้ห่างกันเพื่อให้นิวตริโนมีเวลาในการแกว่งจากรสชาติหนึ่งไปอีกรสชาติหนึ่งในขณะที่เดินทางด้วยความเร็วเกือบแสง แม้ว่าเครื่องตรวจจับขนาดใหญ่เพียงเศษเสี้ยวของการทดลองที่เรียกว่าเครื่องตรวจจับไกลนั้นถูกสร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์เต็มไปด้วย scintillator และต่อสายด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ณ จุดนี้การทดลองได้ใช้มันเพื่อบันทึกสัญญาณจากนิวตริโนแรก
บล็อกของเครื่องตรวจจับสูง 50 ฟุต (15 ม.) นั้นเต็มไปด้วยเครื่องส่องของเหลวที่ทำจากน้ำมันแร่ 95% และไฮโดรคาร์บอนเหลว 5% เรียกว่า pseudocumene ซึ่งเป็นพิษ แต่“ จำเป็นสำหรับกระบวนการตรวจจับนิวทริโน่” ส่วนผสมดังกล่าวขยายแสงใด ๆ ที่กระทบเข้ามาทำให้สามารถตรวจจับและวัดค่านิวตริโนได้ง่ายขึ้น (ที่มา)
“ NOvA แสดงถึงการทดลองนิวตริโนรุ่นใหม่” ผู้อำนวยการของ Fermilab Nigel Lockyer กล่าว “ เราภูมิใจที่จะบรรลุความสำเร็จครั้งสำคัญในเส้นทางการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐานเหล่านี้”
หลังจากเสร็จสิ้นฤดูร้อนนี้เครื่องตรวจจับใกล้และไกลของ NOvA จะมีน้ำหนัก 300 และ 14,000 ตันตามลำดับ
เป้าหมายของการทดลอง NOvA คือการประสบความสำเร็จในการจับและวัดมวลของรสชาตินิวตริโนที่แตกต่างกันและกำหนดว่านิวตริโนเป็นปฏิปักษ์ของพวกเขาเองหรือไม่ (อาจจะเหมือนกันเนื่องจากไม่มีประจุเฉพาะ) โดยการเปรียบเทียบความผันผวน การเปลี่ยนแปลง) ของ muon neutrino beams เทียบกับ muon antineutrino beams ที่ถูกยิงจาก Fermilab นักวิทยาศาสตร์หวังที่จะกำหนดลำดับมวลของพวกมัน - และท้ายที่สุดค้นพบว่าทำไมจักรวาลในปัจจุบันจึงมีสสารมากกว่าปฏิสสาร
อ่านเพิ่มเติม: การตรวจจับนิวตริโนสามารถช่วยระบายสีรูปภาพใหม่ทั้งหมดของจักรวาล
เมื่อการทดลองเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ปฏิบัติงานเต็มรูปแบบคาดหวังว่าจะมีนิวตริโนสักสองสามตัวที่มีค่าทุกวันรวมประมาณ 5,000 ตลอดระยะเวลาหกปี อย่างน้อยก็ตอนนี้พวกเขายังมีหนังสือสองสามเล่มแรก
“ การมองเห็นนิวตริโนในโมดูลแรกของเครื่องตรวจจับในมินนิโซตาถือเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญ ตอนนี้เราเริ่มทำฟิสิกส์ได้แล้ว”
- Rick Tesarek นักฟิสิกส์ของ Fermilab
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการพัฒนาและการสร้างการทดสอบ NoVA ด้านล่าง:
(เครดิตวิดีโอ: Fermilab)
ค้นหาเพิ่มเติมเกี่ยวกับเป้าหมายการวิจัย NOVA ที่นี่
ที่มา: แถลงข่าวของ Fermilab
ความร่วมมือ NOvA ประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์ 208 คนจาก 38 สถาบันในสหรัฐอเมริกาบราซิลสาธารณรัฐเช็กกรีซอินเดียอินเดียรัสเซียและสหราชอาณาจักร การทดลองได้รับเงินทุนจากกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกามูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและหน่วยงานระดมทุนอื่น ๆ
