Исследование нейтрино и поиск тёмной материи становятся новым соревнованием между развитыми странами. Китай успешно присоединился к этому соперничеству с Соединёнными Штатами. В то время как там только начинают разрабатывать новый экспериментальный комплекс DUNE, в Китае уже завершили строительство крупнейшего в мире детектора нейтрино JUNO, расположенного на глубине 700 метров под холмами на юге страны. Строительство объекта началось в 2015 году, и его планируют запустить в 2025 году.
Китайские СМИ сообщили о завершении строительства сферического акрилового детектора диаметром 35,4 метра и высотой 12 этажей. В детектор зальют 20 тысяч тонн жидкости, которая будет загораться при прохождении нейтрино. Светочувствительные датчики на поверхности сферы будут измерять траекторию и энергию нейтрино, взаимодействующего с веществом. Однако такие события происходят довольно редко, так как для взаимодействия нейтрино с веществом на 50% необходима свинцовая стена толщиной в световой год, хотя Земля и люди постоянно подвергаются воздействию потока различных нейтрино — 60 миллиардов частиц проходят через сечение площадью 1 см² каждую секунду.
JUNO детектор в Китае будет ежедневно регистрировать около 40 нейтрино от близлежащих атомных реакторов АЭС (его расположение было выбрано с учётом обнаружения реакторных антинейтрино), несколько атмосферных нейтрино (образующихся при взаимодействии космических частиц с атомами газов в атмосфере), одно геонейтрино (от распада радиоактивных ядер в недрах Земли) и тысячи солнечных нейтрино. Учёные надеются обнаружить около 100 тысяч нейтрино за шесть лет работы и значительно продвинуться в их исследовании.
Нейтрино предсказаны как безмассовые частицы, но после открытия фотонов стало ясно, что они являются наиболее распространёнными частицами во Вселенной. Позже выяснилось, что нейтрино осциллируют, то есть они переходят из одного типа в другой (всего существует три типа) при перемещении в пространстве. Это обусловлено наличием массы у каждого нейтрино, причём массы у них разные. Каждый тип нейтрино имеет свою собственную частоту распространения волн (это связано с двойственной природой элементарных частиц). Если фазы совпадают, возникает мюонное нейтрино, а если противоположны — электронное. В остальных случаях нейтрино считаются обычными. Во время распространения нейтрино переходят из одного типа в другой в зависимости от изменения суммы фаз. Эксперименты JUNO в Китае и DUNE в США должны помочь лучше понять иерархию масс всех трёх типов нейтрино.
По материалам:
3dnews
