Astronomija| Nauka| Planeta

The sign of three: misterija nedostajućih neutrina

nsarski RSS / 28.10.2015. u 13:42

 

Kada eliminišeš nemoguće, sve što preostane, ma kako  neverovatno bilo, mora biti istina – (Šerlok Holms – The sign of four)

 

neutrino.jpg 

Detektor za neutrine SuperKamiokande u Japanu

 

Ove godine je Nobelova nagrada iz fizike dodeljena Takaaki Kajiti i Arturu B. McDonaldu “za otkriće neutrino oscilacija, koje je pokazalo da neutrini imaju masu”. Na ovaj način je razrešena misterija solarnih neutrina (i neutrina uopšte) koja je započela još pre 50 godina. Ovako je to bilo.

 

Svi znamo da Sunce proizvodi ogromnu količinu energije koja do nas koji smo na Zemlji dolazi u obliku elektromagnetskog zračenja kao svetlost, toplota, itd. Takodje je jasno da tolika energija samo može da se proizvede nuklearnim reakcijama (u pitanju je fuzija) koje se u unutrašnjosti Sunca odvijaju. Prilikom nuklearne fuzije koja se dešava unutar Sunca dolazi do spajanja 4 protona sa 4 neutrona u jezgro heliuma (2 protona i 2 neutrona) uz emitovanje 2 elektrona, čestice zvane “neutrino” i energije (ovo je opis u najgrubljim crtama – detalji nisu mnogo bitni). Ta energija u obliku zračenja dolazi do nas na Zemlji. Pored toga do nas stiže i velika količina neutrina  - otprilike 50 milijardi neutrina po kvadratnom santimetru, tj., kroz površinu vaseg nokta u svakom trenutku prolazi toliko milijardi neutrina. Kako mi to znamo?

Pa, na osnovu količine energije koju Sunce emituje može se proračunati koliko fuzionih reakcija se unutar Sunca dešava i koliko neutrina se tom prilikom emituje. Otprilike kao kad bi na osnovi sjaja neke udaljene vatre procenili koliko cepanica je stavljeno u vatru. Sada, ti neutrini su posebno zanimljivi: oni su neutralne čestice, nulte mase mirovanja (tako se verovalo do nedavno), koje putuju kroz prostor brzinom svetlosti i veoma slabo interaguju sa bilo čim. Zato nije problem što toliki neutrini stalno proleću kroz vaše telo: s njihove tačke gledišta vi ne postojite. Niti bilo koja prepreka postoji – oni brzinom svetlosti prolaze kroz zvezde, planete, kroz vas, neometano. Od sto milijardi neutrino koji prodju kroz Zemlju, samo jedan sa necim u našoj planeti interaguje.

Da bi se proverila teorija o prirodi i broju nuklearnih reakcija na Suncu, bilo bi dobro da se izmeri broj neutrina koji do nas stižu i taj broj uporedi sa teorijski dobijenim brojevima. Ako se teorija i eksperiment slažu, to znači da je model nuklearnih reakcija na Suncu ispravan.

Medjutim, detekcija (i prebrojavanje) neutrina koji do nas sa Sunca dopiru (tzv. solarni neutrini) je izuzetno teška jer te čestica veoma slabo interaguju sa materijom – kakav god detektor postavili, neutrino kroz njega prođe neopaženo. Samo u retkim situacijama neutrino interaguje sa materijom: kada se sudari sa hlorom (Cl), on može da izazove reakciju iz koje se stvori radioaktivni argon (Ar). Vodjen ovom idejom, Rejmond Dejvis je 1964. godine kontruisao detektor neutrina – to je bio ogroman bazen napunjen deterdzentom (ima mnogo hlora!) smešten u jednom rudniku zlata u Južnoj Dakoti. Kada neutrino udari u Cl, formira se radioaktivni Ar (ovo se zove “značajan dogadjaj”), pa su postavljeni detektori oko bazena da taj dogadjaj zabeleže. Prema uradjenim računima, na osnovu modela fuzije unutar Sunca, oko 10 takvih dogadjaja bi trebalo da se desi nedeljno. Uprkos svim proverama i super- proverama računa i eksperimentalnog uredjaja, nedeljno je zabeleženo oko tri puta manje neutrina nego što se očekivalo. (Za ova merenja, Dejvis je dobio Nobelovu nagradu 2002. godine) Samo tri “značajna događaja” umesto deset! I ovde nastaje misterija.

Da li je model nuklearnih interakcija na Suncu pogrešan, pa je i račun (procena od oko 10 deset dogadjaja) pogrešan? Da li, možda, nešto sa eksperimentom nije u redu? Gde su nedostajući neutrini?

Sada moram da kažem i par reči o neutrinima. Otprilike u isto vreme počelo je da se špekuliše da postoje tri vrste neutrina (svi neutralni, svi nulte mase): elektronski neutrini, mezonski neutrino i tau neutrino. U fuzionim reakcijama na Suncu proizvode se samo elektronski neutrini (ovi ostali nastaju prilikom supernova eksplozija i drugih kosmičkih pojava).  Mi, dakle, očekujemo da do detektora na Zemlji stignu samo takvi solarni neutrini. Štaviše, pojavile su se ideje da se tri vrste neutrini, kao Raja, Gaja i Vlaja, pretvaraju jedni u druge, a ova pojava je nazvana “neutrino rezonanca”. Jedan od fizičara koji je razvio ovu teoriju je i Bruno Pontecorvo – briljantan italijanski fizičar, ubedjeni komunista, koji je odbegao u SSSR (Dubna) pedesetih godina i tamo proveo veći deo naučne karijere. Uz Ettore Majorana, on je još jedan od freaky saradnika E. Fermija, ali to je za drugi blog koji tek treba da bude jednom napisan.

Da bi nekako razrešili misteriju nedostajućih neutrina, fizičari su izgradili nekoliko detektora širom planete, i svi su bili smešteni pod zemljom, u rudnicima i jamama. Ali, da skratim priču, jedan od značajnijih je Super Kamiokande, napravljen ispod planine Kamioka u Japanu (pogađate da je njegov manji prehodnik bio Kamiokande). Slika unutrašnjosti tog detektora je prikazana na vrhu ovog teksta.

Posle mnogo godina merenja, novi poboljšani detektori su ustanovili prisustvo druge dve vrste (osim elektronskih) neutrina koje potiču iz reakcija na Suncu. Aha, šta sada to znači? Sa Sunca treba da pristižu samo elektronski neutrini, a to se ne dešava. Kako to objasniti?

Da li je naše razumevanje reakcija na Suncu pogrešno? Da li su detektori loši ili neprecizni? Da li je naše razumevanje fizike neutrina pogrešno?

Kada eliminšemo nemoguće, ono što preostane mora da je istina, kaže Holms. I tako se desilo. Naime, i teorija o poreklu Sunčeve energije je tačna, i detektori su dovoljno precizni. Razrešenje je sledeće: prilikom nuklearnih reakcija na Suncu oslobadja se velika količina elektronskih neutrina (takva je priroda reakcije). Putujući od Sunca do Zemlje, elektronski neutrini se pretvaraju u mionske i tau neutrine, i obrnuto, - setimo se gore pomenute neutrino resonance – tako da, statistički, do nas stigne samo trećina elektronskih neutrina oslobodjenih tokom fuzije. Upravo onaj broj koji je još pre pola veka izmeren. One druge taj detektor nije mogao ni da vidi. Misterija rešena.

Medjutim, medjutim.

Ako neutrino nema masu i (dakle) kreće se brzinom svetlosti, onda u njegovom referentnom sistemu vreme stoji! Kako u nultom vremenu putovanja do Zemlje on ipak uspe da se pretvori u druge svoje klonove (koji se zovu “flavors”, btw.) ? E, pa neutrino se ne kreće brzinom svetlosti (mada je izuzetno brz) jer ima masu (oko 50 000 puta manju od mase elekktrona). I to je drugi deo na početku citirane rečenice kojim se obrazlaže dodela Nobelove nagrade za fiziku 2015. godine. Neutrini imaju masu. Veoma malu, ali su već postali kandidat za razrešenje misterije zvane "tamna materija". 



Komentari (120)

Komentare je moguće postavljati samo u prvih 7 dana, nakon čega se blog automatski zaključava

stefan.hauzer stefan.hauzer 18:33 29.10.2015

Re: ....

Не, то је објективно стање.

Rekao bih da su štampane novine prošlost u eri smartfona i brzog interneta i da se ovde, zbog određene tehnološke zaostalosti (prevashodno starije populacije) još uvek relativno drže s prodajom. Sad, što nam dnevne novine izgledaju kao loš toalet papir, krivim njihove urednike. Takođe, mislim da se kritička misao informacijama snabdeva sa interneta, kao i da je to opšti trend i da nam širina interneta omogućuje takav (kritički) pristup.

if I hadn't seen such riches
I could live with being poor



Predrag Brajovic Predrag Brajovic 19:35 29.10.2015

Re: ....

krivim njihove urednike.

Не, они нуде, на тржишту, оно што је курентно, што се продаје, што читаоци (и гледаоци ТВа) воле. Оно што је махом на цени. Е, сад... кад погледаш колико су тиражи тих, условно речено, нормалних новина -- Време, Нин, Данас, понеким даном и Политика -- добијеш одсликану менталну карту Србије. Није она много различита код других земаља, trash је увек на цени, али, тих пар процената, мoжда и десет, на страни trasha, колико се Србија додатно накривила, усмеравају у много чему нашу путању. Наравно, ја досадно понављам да је ситуација оваква и због нашег одлива оних добрих и предузимљивих глава, које већ деценијама напуштају Србију у својим најбољим годинама, али се онда овај "шкарт", што је остао у кући званој Србија, на мене помало наљути. А мени не прија кад се не мене љуте.
stefan.hauzer stefan.hauzer 20:33 29.10.2015

Re: ....

Ne znam, čini mi se kako je manjina, koja voli trash, nametnula se kao vodilja svojom snagom, naspram one manjine, koja je ubeđena u svoju samoposebnost i dobar ukus (jer to dvoje isključuju većinsko mišljenje), a da je većina otupela na borbe njih dve i da se prepustila stihiji. Da, rekao bih da je učmalost većine, najveći problem - nikako i njen loš ukus i potreba za trashom.


emsiemsi emsiemsi 05:33 30.10.2015

Re: ....

stefan.hauzer
Ne znam, čini mi se kako je manjina, koja voli trash, nametnula se kao vodilja svojom snagom, naspram one manjine, koja je ubeđena u svoju samoposebnost i dobar ukus (jer to dvoje isključuju većinsko mišljenje), a da je većina otupela na borbe njih dve i da se prepustila stihiji. Da, rekao bih da je učmalost većine, najveći problem - nikako i njen loš ukus i potreba za trashom.



Ма, шта те брига за друге.
Слушаш оно што се теби допада - и готово.
tadejus tadejus 09:12 30.10.2015

Re: ....

stefan.hauzer
Не, то је објективно стање.Rekao bih da su štampane novine prošlost u eri smartfona i brzog interneta i da se ovde, zbog određene tehnološke zaostalosti (prevashodno starije populacije) još uvek relativno drže s prodajom. Sad, što nam dnevne novine izgledaju kao loš toalet papir, krivim njihove urednike. Takođe, mislim da se kritička misao informacijama snabdeva sa interneta, kao i da je to opšti trend i da nam širina interneta omogućuje takav (kritički) pristup. if I hadn't seen such richesI could live with being poor


pa i na internetu je isto..
ako nije gore..
jbt vijest o Srbiji ne možeš nikakvu više ni da pročitaš.. bukvalno par sajtova je ostalo (vreme, danas, politika, pescanik) koji nisu prekriveni golim sisama i vijestima o tome kome u kući i na farmi smrde noge.. a oni su opet toliko politički obojeni da to više nikakve veze nema sa vijestima.. moraš iz petnih žila da upreš da bi opšte imao blagu predstavu o tome šta se u ovoj zemlji dešava.. po bilo kom pitanju..
i jeste provalili muk po objavljivanju najnovijih nalaza o poslovanju konsultant/gradonačelnika..
pa to je urnebesno..
nego ajde korupcija.. navikli smo..
ali meni je baš bedak da više ne možeš da nađeš običnu vijest o tome da li je fakin poskupila struja ili nije..
i to se čita samo u formi premijer se zakleo.. dok je mene neće ovaj narod skupo struju da plaća..
ili da li je neka fabrika počela da radi ili nije..
da li je potpisan neki sporazum..
bilo šta..
sve je ispinovano do besmisla ili se uopšte ni ne pominje..
samo ako si saznao nešto iz prve ruke saznao si.. u vijestima ga nećeš naći
Predrag Brajovic Predrag Brajovic 09:45 30.10.2015

Re: ....

Па да, тадејус, него људи ово не примећују, а мој коментар махом читају у некаквом глупаво другосрбијанском кључу (не мислим на стефкета): Јао, ево га онај што не воли Србију! Читав низ плитко интелектуалних људи из овог угла приступа мојим речима. И кад им човек каже -- Ало, бре, прелистајте новине од пре 5-6-10 година, и видите на шта ове данашње личе? -- кренуће да се свађају, а не да се барем присете како је све некад изгледало. Не сјајно, наравно, али ипак боље него данас.
stefan.hauzer stefan.hauzer 12:10 30.10.2015

Re: ....

Ма, шта те брига за друге.
Слушаш оно што се теби допада - и готово.

To i činim, zar ne primećuješ?:)

U suštini, a to je i ono što sam počeo s Brajovićem, jeste da ne krivim većinu za ovaj haos u kojem živimo. Jednostavno, manjina koja vlada se nametnula ovom instant lošom zabavom na medijima i ne želi da ponudi one bitne informacije; jer njih održava ta zabava na pozicijama. Ona domaća elita je bila isuviše lenja i slaba, kada joj se ukazala mogućnost da deluje i propustila je prvu/drugu/treću od mnogih šansi za ubrzani napredak. Zato i ne mislim da je ovo današnje stanje prirodni habitat Srbije. Da jeste, mi sad ne bi vodili ovakav razgovor:)

djoka_l djoka_l 11:47 29.10.2015

hmmm

Uh, koliko grešaka u relativno kratkom tekstu

Prilikom nuklearne fuzije koja se dešava unutar Sunca dolazi do spajanja 4 protona sa 4 neutrona u jezgro heliuma (2 protona i 2 neutrona) uz emitovanje 2 elektrona, čestice zvane “neutrino” i energije (ovo je opis u najgrubljim crtama – detalji nisu mnogo bitni).


Ne spajaju se 4 protona sa 4 neutrona, nego 4 protona se spoje formirajući jezgro helijuma sa 2 protona i 2 neutrona uz emitovanje 2 pozitrona (a ne elektrona).

Osim toga, ceo tekst je napisan kao da je 2015. godine razrešena "misterija". Nobelova nagrade koja je dodeljena ove godine je za rad koji je urađen 1998. godine (dakle pre 17 godina)
nsarski nsarski 12:07 29.10.2015

Re: hmmm

djoka_l
Uh, koliko grešaka u relativno kratkom tekstu

Prilikom nuklearne fuzije koja se dešava unutar Sunca dolazi do spajanja 4 protona sa 4 neutrona u jezgro heliuma (2 protona i 2 neutrona) uz emitovanje 2 elektrona, čestice zvane “neutrino” i energije (ovo je opis u najgrubljim crtama – detalji nisu mnogo bitni).


Ne spajaju se 4 protona sa 4 neutrona, nego 4 protona se spoje formirajući jezgro helijuma sa 2 protona i 2 neutrona uz emitovanje 2 pozitrona (a ne elektrona).

Osim toga, ceo tekst je napisan kao da je 2015. godine razrešena "misterija". Nobelova nagrade koja je dodeljena ove godine je za rad koji je urađen 1998. godine (dakle pre 17 godina)




Ne samo to, nego se emituju 2 elektronska neutrina, plus energija. Preciznije:



Ja sam smatrao da to nije previse bitno za jedan ovakav tekst, osim da se istakne da se emituju elektronski neutrini, sto sam uradio. Ipak, hvala na korekciji.

"Zvanicna" prica je da je definitivno razresenje uradjeno u periodu 2001-2003. godine. Preciznije, 18. juna, 2001 godine u 12:15h je izdato zvanicno saopstenje eksperimenata uradjenih u Kanadi. Bilo je potrebno jos 2 godine da se ti rezultati potvrde. Mislio sam da je i to visak detalja koji se mogu preskociti.
Ne verujem da su citaoci pomislili da se radi o razresenju tokom 2015. godine, ali moguce da ima i takvih.

P.S. U tekstu ima i nekoliko slovnih gresaka, ali to nisam stigao da popravim.

tadejus tadejus 12:09 29.10.2015

Re: hmmm

nsarski

ali moguce da ima i takvih.


ma ima ih svakakvih, bolje da ne znaš
mirelarado mirelarado 16:25 29.10.2015

Кад смо већ код мистерија...

nsarski
Jedan od fizičara koji je razvio ovu teoriju je i Bruno Pontecorvo – briljantan italijanski fizičar, ubedjeni komunista, koji je odbegao u SSSR (Dubna) pedesetih godina i tamo proveo veći deo naučne karijere. Uz Ettore Majorana, on je još jedan od freaky saradnika E. Fermija...


Мистерије које обавијају химеричне, несталне и непостојане неутрине тек су бледа сенка мистериозне судбине генија какав је био Еторе Мајорана, као и животни пут Бруна Монтекорва, и све што је пратило рад Момака из улице Панисперна, како су савременици звали групу научника окупљених око Енрика Фермија. О томе су написане књиге, снимљени филмови, вођене судске истраге, али мистерија ни данас није до краја расветљена.



С лева на десно: Д'Агостино, Сегре, Амалди, Розети и Ферми.


Монтекорво у СССР-у



Мајорана
docsumann docsumann 17:14 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

Мајорана


ima ona legenda da je otišao na trajekt koji vozi iz Napulja na Siciliju, da bi se navodno bacio s broda.
međutim jednom svom drugu šalje kratko pismo - More me nije htjelo. što dovodi u sumnju verziju o samoubistvu, koju dodatno potkopava njegov posvećeni katolicizam.
a i činjenica da je kod sebe imao novca u vrijednosti oko 10 000 dolara joj takođe ne ide u prilog.
mada s tolikim novcem u opticaj dolaze zločinački scenariji od strane nepoznatih počinilaca.

no, da ne tupim. opet se zaplićem u nagađanja

vjerujem već da će Mirela preporučiti koju (dobru) knjigu na tu temu.
nsarski nsarski 17:52 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

vjerujem već da će Mirela preporučiti koju (dobru) knjigu na tu temu.


Ili mozda i sama napise nesto duze
emsiemsi emsiemsi 18:06 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

docsumann

...

vjerujem već da će Mirela preporučiti koju (dobru) knjigu na tu temu.

Јеботе патак, па када стигнеш да прочиташ толике књиге !?
docsumann docsumann 18:08 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

emsiemsi
docsumann

...

vjerujem već da će Mirela preporučiti koju (dobru) knjigu na tu temu.

Јеботе патак, па када стигнеш да прочиташ толике књиге !?


neoženjen, bez djece
emsiemsi emsiemsi 18:27 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

docsumann
emsiemsi
docsumann

...

vjerujem već da će Mirela preporučiti koju (dobru) knjigu na tu temu.

Јеботе патак, па када стигнеш да прочиташ толике књиге !?


neoženjen, bez djece

Свеједно - ја имам децу (али не морам више да им читам бајке) и ожењен сам (не морам сам да кувам и пеглам), те стога имам и више времена од тебе, но, ти претерујеш (са читањем), завртеће ти се у глави.
docsumann docsumann 18:36 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

но, ти претерујеш (са читањем), завртеће ти се у глави.


zato čitaš više knjiga u isto vrijeme ( sad ne baš simultano ) da ti uravnotežuju obrtni moment
Atomski mrav Atomski mrav 22:01 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

zato čitaš više knjiga u isto vrijeme ( sad ne baš simultano ) da ti uravnotežuju obrtni moment

Moraš da paziš na spin, pa ako neka knjiga ima -1/2p onda druga mora da ima isti takav ali u suprotnom smeru. Nije zgoreg ni da se naelektrisanja neutrališu a ako jedna od knjiga ima veliku masu onda gledaj da su ostale neka neutrina, fotoni i tako ta neka lagana literatura... Inače ko zna gde će te to sve odvesti.
docsumann docsumann 22:28 29.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

Moraš da paziš na spin,


baš to htjedoh reći, no sam se, profesionalne deformacije radi, poslužio mašinskim vokabularom
emsiemsi emsiemsi 05:32 30.10.2015

Re: Кад смо већ код мистерија...

docsumann
Moraš da paziš na spin,


baš to htjedoh reći, no sam se, profesionalne deformacije radi, poslužio mašinskim vokabularom

Шта ћеш, пајсераш ко пајсераш.

Arhiva

   

Kategorije aktivne u poslednjih 7 dana