물리학 자들은 40 년 전에 예측 된 방식으로 원자 핵을 핑하는 중성미자라고 불리는 애매한 아 원자 입자를 발견했지만 이전에는 관찰되지 않았습니다. 더욱 놀랍게도, 그들은 수천 톤의 무게를 가진 거대한 탐지기가 아니라 우유 주전자 크기의 장치로 산란 효과를 발견했습니다. 사전은 핵 시설을 모니터링 할 수있는 휴대용 중성미자 탐지기로가는 길을 열 수 있으며 예를 들어 플루토늄 생산에서 생성 된 중성미자를 스니핑 할 수 있습니다.
1974 년 케임브리지의 매사추세츠 기술 연구소 (Massachusetts Institute of Technology)의 이론적 물리학 자 명예 인 다니엘 프리드먼 (Daniel Freedman)은“1974 년에 코 히어 니트 리노 니 클레 우스 스캐 스 래지 (Scathing)라고 불리는이 효과에 대한 이론을 제시 한“43 년 전 예측 한 것이 실험적으로 실현 된 것이 실험적으로 실현되었다는 사실”이라고 말했다. 이 연구에 관여하지 않은 캘리포니아 버클리에있는 로렌스 버클리 국립 연구소의 실험가 인 나탈리로 (Natalie Roe)는이 관찰은 물리학 자의 핵이나 중성미자에 대한 이해를 바꾸지 않는다고 말했다. 그래도 그녀는 "이 작은 신호를 파는 것은 투어 드 포스입니다."
.중성미자는 세 가지 유형의 전자, 뮤온 및 타우 (Tau)로 제공되며 몇 가지 방법으로 원자 핵과 상호 작용합니다. 예를 들어, 뮤온 중성미자는 핵에서 중성자를 쳐서 양성자로 변형시키는 동시에 그 자체가 전자의 무거운 사촌 인 "준 경극 산란"으로 변하는 뮤온으로 변모시킬 수 있습니다. 또는 중성미자는 단순히 "탄성 산란"으로 유형을 유지하면서 단순히 핵을 튀어 나올 수 있습니다. 이러한 모든 상호 작용은 매우 드물지만 중성미자를 관찰하는 유일한 수단을 제공합니다. 물리학 자들은 매 초마다 지구 표면의 모든 평방 미터를 통해 태양에서 지나가는 수조 1 조의 전자 중성미자를 감지하기 위해 킬로톤의 무게를 측정하는 탐지기를 배치하여 핵의 수를 높이고 중성미자가 1 명을 때릴 가능성이 있습니다. 원칙적으로, 중성미자 상호 작용의 확률은 양성자 및 중성자 A 핵의 수에 따라 증가합니다.
그러나 Freedman은 규칙에 대한 예외가 있어야한다는 것을 깨달았습니다. 다른 양자 입자와 마찬가지로, 중성미자는 입자의 에너지가 증가함에 따라 파장이 더 짧아지는 파동처럼 작용합니다. 중성미자의 에너지가 높으면 중성미자는 단일 양성자 또는 중성자와 상호 작용합니다. 그러나 저에너지 중성미자가 핵이 넓는 한 파장을 가지고 있다면, 콘서트의 모든 양성자 및 중성자와 상호 작용할 것입니다. 그 "일관성"덕분에, 중성미자가 핵을 튀어 나올 확률은 대략적으로 말해서 양성자와 중성자의 수가 크게 증가하여 상호 작용의 수가 크게 증가합니다.
.즉, 저 에너지에서 훨씬 더 탄성 산란이 있어야하며 수십 년 동안 물리학자는 원자로 실험에서이를 발견하려고 시도했습니다. 그러나 캐치가 있습니다. 유일한 신호는 핵의 반동이며, 저에너지 중성미자는 연약하고 검출하기 어려운 킥 만 제공합니다. 노스 캐롤라이나 더럼에있는 듀크 대학교의 물리학자인 케이트 콜버그 (Kate Scholberg)는“이것은 탁구 공으로 볼링 공을 치는 것과 같습니다. "볼링 공을 쉽게 맞을 수는 있지만 빠르게 굴러 가지 않을 것입니다."
.그럼에도 불구하고 Scholberg와 80 명의 다른 협력 협력 구성원은 현재 Science 에보고하는 것처럼 Coherent Neutrino 산란을 감지했습니다. . 그렇게하기 위해, 그들은 나트륨으로 도핑 된 시체의 결정으로 구성된 민감한 검출기를 사용하고 단지 14.6 킬로그램의 무게를 측정했습니다. 무언가가 결정에 핵 반동을 보낼 때, 심지어 조금도 심지어 결정은 작지만 감지 가능한 빛의 플래시를 생성합니다. 중성미자를 생성하기 위해, 일관된 물리학 자들은 테네시의 Oak Ridge National Laboratory의 SPALLATION NEETRON SOURCE (SNS)에 의존했습니다.
SNS는 물질 과학 연구를 위해 세계에서 가장 강렬한 중성자 빔을 생성하지만 부산물로서 풍부한 중성미자를 발산합니다. 중성미자는 원자로의 에너지보다 약간 높은 에너지를 가지므로 SNS는 실험에 적합한 공급원으로 만듭니다. 중성미자의 에너지는 여전히 일관된 산란을 생성 할 정도로 충분히 낮지 만 결정에서 감지 가능한 신호를 생성하기에 충분히 높다고 그녀는 말했다. 연구자들은 461 일 이상의 데이터를 사용하여 134 개의 중성미자 산란 사건을 관찰하여 일관된 산란에 대한 예측과 잘 일치했습니다.
일관된 팀은 다른 사람들을 펀치로 이겼습니다. 여기에는 독일 뮌헨의 Max Planck Physics Institute for Physics의 물리학 자이자 명예 감독 인 Leo Stodolsky가 이끄는 그룹이 포함되어 있으며, 이는 훨씬 낮은 에너지를 가진 핵 반동을 발견 할 수있는 극저온 탐지기를 개발하고 있습니다. 그들은 원자로에서 일관된 산란을 감지하기를 희망합니다. Stodolsky는 "내 동료들과 나는이 논문을 찾아서 그 문제를 발견하기를 바랐다"고 quips. "그러나 우리는 아무것도 찾을 수 없었습니다."
새로운 관찰은 핵 또는 입자 물리학에 대한 교과서를 다시 작성하지 않습니다. 실제로 물리학자가 일관된 산란이 존재하지 않았다는 것을 증명했다면 그것은 훨씬 더 혁명적이었을 것이라고 Freedman은 말합니다.
코 히어 런트 산란의 진정한 중요성은 작은 휴대용 중성미자 탐지기의 잠재적 인 응용에있을 수 있다고 Stodolsky는 말합니다. 이러한 탐지기는 안전 및 보안을 위해 원자로를 모니터링하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 중성미자 플럭스의 세부 사항에서 관찰자는 반응기가 플루토늄을 생성하는 데 사용되는지 여부를 알 수 있다고 그는 말합니다.
그러나 슬림 한 다운 탐지기는 모든 큰 중성미자 실험에서 작동하지 않습니다. 예를 들어, 2 주 전 물리학 자들은 사우스 다코타의 70,000 톤 탐지기 인 DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment)에서 발굴을 시작하여 일리노이 주에서 1300km 떨어진 입자 가속기에서 촬영 한 중성미자를 연구 할 것입니다. 모래 언덕은 세 가지 유형의 중성미자가 입자가 지퍼를 따라 서로로 변형되는 방법을 연구 할 것입니다. 이는 중성미자 혼합이라고 불리는 현상으로 우주가 어떻게 그렇게 많이 생성되었고, 반격이 거의 발생하지 않았는지 설명 할 수 있습니다. 상호 작용은 어떤 유형의 중성미자가 핵에서 튀어 나온지를 밝히지 않기 때문에 모래 언덕을 코 히어 런트 산란에 기초한 작은 검출기로 대체 할 희망은 없다.
