კანადაში, ონტარიოს პროვინციაში, გამოხდილი წყლით სავსე ავზმა, რომელიც მიწაში კილომეტრების სიღრმეზეა ჩამარხული, ციმციმი დაიწყო, როდესაც მის მოლეკულებს ძლივს შესამჩნევი, ე. წ. მოჩვენება ნაწილაკები დაეჯახა.
ეს პირველი შემთხვევაა, როდესაც ანტინეიტრინოს სახელით ცნობილი ნაწილაკის დასაფიქსირებლად წყალი გამოიყენეს. ნაწილაკები 240 კილომეტრის მოშორებით მდებარე ბირთვული რეაქტორიდან მოდიოდა. მიღწევა უმნიშვნელოვანესია, რადგან ადვილად შესაძლებელს გახდის ნეიტრინოების ექსპერიმენტების ჩატარებას და მონიტორინგის ტექნოლოგიების შექმნას, რაც აქამდე საკმაოდ ძვირად ღირებული იყო.
ნეიტრინოები სამყაროში ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ნაწილაკებია. ამ ციცქნა, უცნაურ ნაწილაკებს სამყაროს სიღრმეების შესახებ ძალიან ბევრი რამის თქმა შეუძლიათ. სამწუხაროდ, ისინი თითქმის უმასოა, არ აქვთ მუხტი და ძლივს ურთიერთქმედებს სხვა ნაწილაკებთან. ისინი ერთნაირად მიედინება როგორც კოსმოსში, ისე ქვასა თუ კლდეში, თითქოს წინ არაფერი შეხვედრია. ხშირად მათ „მოჩვენება ნაწილაკებს“ უწოდებენ.
ანტინეიტრინოები ნეიტრინოების ანტინაწილაკების ანალოგია. როგორც წესი, ანტინაწილაკს მისი ეკვივალენტი ნაწილაკის საწინააღმდეგო მუხტი აქვს; მაგალითად, უარყოფითად დამუხტული ელექტრონის ანტინაწილაკი იქნება დადებითად დამუხტული პოზიტრონი. გამომდინარე იქიდან, რომ ნეიტრინოებს მუხტი არ აქვთ, მეცნიერებს მათი ერთმანეთისგან გარჩევა შეუძლიათ მხოლოდ იმ ფაქტით, როდესაც ელექტრონული ნეიტრინო პოზიტრონის გვერდით იარსებებს, ელექტრონული ანტინეიტრინო კი ელექტრონთან ერთად გამოჩნდება.
ელექტრონული ანტინეიტრინოები ბირთვული ბეტა-დაშლისას გამოიყოფა, რომელიც თავის მხრივ წარმოადგენს რადიოაქტიურ დაშლას, რომელშიც ნეიტრონი იშლება პროტონად, ელექტრონად და ანტინეიტრინოდ. ერთ-ერთი ასეთი ელექტრონული ანტინეიტრინო შეიძლება ურთიერთქმედებაში შევიდეს პროტონთან და წარმოქმნას პოზიტრონი და ნეიტრონი — ამ რეაქციას შებრუნებულ ბეტა-დაშლას უწოდებენ.
ამ კონკრეტული სახის დაშლის დასაფიქსირებლად იყენებენ დიდ, სითხით სავსე ავზებს, რომლებიც ფოტომამრავლი მილებით არის აღჭურვილი. ისინი შექმნილია ჩერენკოვის რადიაციის სუსტი ნათების დასაჭერად, რომელსაც წარმოქმნის სითხეში სინათლეზე უფრო სწრაფად მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები. შესაბამისად, მოწყობილობა ძლიერ მგრძნობიარეა ძალიან მკრთალი სინათლისადმი.
საოცრად დიდი ოდენობით ანტინეიტრინო წარმოიქმნება ბირთვულ რეაქტორებში, მაგრამ ისინი შედარებით დაბალენერგიულებია, რის გამოც, მათი დაფიქსირება რთულია.
სწორედ აქ ჩაერთო საქმეში SNO+, რომელიც მიწაში 2 კმ სიღრმეზეა ჩამარხული და წარმოადგენს მსოფლიოში ყველაზე ღრმა მიწისქვეშა ლაბორატორიას. ზემოდან დაფარებული მიწა ეფექტიანი ბარიერია, რომელიც მას კოსმოსური სხივებით გადაფარვისგან იცავს და მეცნიერებს განსაკუთრებით კარგად გამოკვეთილი სიგნალების დაფიქსირების საშუალებას აძლევს.
ლაბორატორიის 780-ტონიანი სფერული ავზი დღეს ხაზოვანი ალკილბენზოლით არის სავსე, თხევადი სცინტილატორით, რომელიც სინათლეს აძლიერებს. 2018 წელს, როდესაც ის კალიბრაციის პროცესში იყო, ულტრასუფთა წყლით იყო სავსე.
2018 წელს, კალიბრაციის დროს, 190 დღის განმავლობაში შეგროვებული მონაცემების კვლევისას, SNO+ -ს მეცნიერებმა შებრუნებული ბეტა-დაშლის მტკიცებულებას მიაგნეს. ამ პროცესში წარმოქმნილ ნეიტრონებს წყალში არსებული წყალბადის ბირთვები იჭერენ, რაც თავის მხრივ, წარმოქმნის ოდნავ ნთებას, ენერგიის ძლიერ სპეციფიკურ დონეზე, 2,2 მეგაელექტრონვოლტზე.
ზოგადად, ჩერენკოვის წყლის დეტექტორები სამ მეგაელეტქრონვოლტზე დაბალ სიგნალებს ვერ აფიქსირებს; მაგრამ წყლით სავსე SNO+ -მა 1,4 მეგაელექტრონვოლტის დაფიქსირება შეძლო. ეს კი დაახლოებით 50 პროცენტით ეფექტიანია 2,2-მეგაელექტრონვოლტიანი სიგნალების დასაფიქსირებლად. შესაბამისად, მკვლევართა ჯგუფმა იფიქრა, რომ შებრუნებული ბეტა-დაშლის სიგნალების ძიება იღბლის იმედად ღირდა.
კანდიდატი სიგნალების ანალიზით დადგინდა, რომ ის სავარაუდოდ ანტინეიტრინოს მიერ იყო წარმოქმნილი, 3-სიგმიანი სანდოობის დონით, რაც 99,7-პროცენტიან ალბათობას ნიშნავს.
შედეგები მიუთითებს, რომ ბირთვულ რეაქტორებზე ენერგიის წარმოების მეთვალყურეობისთვის შესაძლებელია წყლის დეტექტორების გამოყენება.
ამასობაში, SNO+ მზად არის ნეიტრინოებისა და ანტინეიტრინოების უკეთესად შესასწავლად. გამომდინარე იქიდან, რომ ნეიტრინოების პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია, მათ შესახებ არც თუ ისე ბევრი რამ ვიცით. ერთ-ერთი უდიდესი კითხვაა, არის თუ არა ნეიტრინოები და ანტინეიტრინოები ზუსტად ერთი და იგივე ნაწილაკები. ამ კითხვას პასუხი შეიძლება გასცეს აქამდე ჯერ არნახულმა დაშლამ. SNO+ ამჟამად სწორედ ასეთ დაშლას ეძებს.
„გავოცდით, როდესაც შევიტყვეთ, რომ რეაქტორებიდან მომდინარე ანტინეიტრინოების გასაზომად, თანაც ასე დიდ მანძილზე, შესაძლებელია გამოხდილი წყლის გამოყენება. მნიშვნელოვანი ძალისხმევა შევალიეთ 190-დღიან მონაცემებში რამდენიმე სიგნალის პოვნას. შედეგები ფრიად სასიხარულოა“, — ამბობს ბერკლის კალიფორნიის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი, SNO+ -ზე მომუშავე ლოგან ლებანოვსკი.
კვლევა Physical Review Letters-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია snolab.ca-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
