У Китаї побудували гігантський детектор нейтрино, навіщо він потрібен?

На глибині 700 метрів у Китаї запустили підземну нейтринну обсерваторію JUNO. Цей масштабний науковий проєкт має на меті вивчення нейтрино — частинок, які майже не взаємодіють з матерією, але є одними з найпоширеніших у Всесвіті. Вчені сподіваються, що новий детектор допоможе знайти відповіді на фундаментальні питання про будову матерії, еволюцію Всесвіту та природу антиматерії.

Нейтрино — це частинки з надзвичайно малою масою, які не мають електричного заряду. Вони утворилися ще після Великого вибуху, а сьогодні їх випромінюють зорі, атомні електростанції, а також вони з’являються під час ядерних реакцій і зіткнень частинок у прискорювачах. Щосекунди крізь кожну людину пролітають трильйони нейтрино, але ми цього не відчуваємо — ці частинки майже не залишають слідів.

Через цю “примарну” природу нейтрино вивчати їх надзвичайно складно. Щоб зафіксувати хоч якісь зіткнення нейтрино з іншими частинками, китайські фізики створили підземну обсерваторію JUNO — Jiangmen Underground Neutrino Observatory. Будівництво тривало понад дев’ять років, і зараз детектор розміщений на глибині 700 метрів, що дозволяє захистити його від впливу космічної радіації та шумів із поверхні. У центрі конструкції — величезна сферична ємність, заповнена рідиною, яка світиться при взаємодії з нейтрино. Вона оточена 45 000 тоннами чистої води, що забезпечує додатковий захист. Очікується, що нейтрино надходитимуть у детектор з двох розташованих неподалік атомних електростанцій. Коли частинка нейтрино зіткнеться з протоном, вона викличе спалах світла, який зафіксують спеціальні датчики. Вчені планують зібрати щонайменше 100 000 таких світлових сигналів упродовж наступних шести років. Ці дані дозволять встановити точну масу різних типів нейтрино — всього їх відомо три. Під час руху нейтрино можуть змінювати свій тип, і розуміння, який із них найважчий, відкриє шлях до точнішого моделювання подій, що відбувалися одразу після Великого вибуху.

Крім того, обсерваторія JUNO може допомогти відповісти на ще одну загадку фізики: чому у Всесвіті переважає матерія, тоді як антиматерія практично зникла. Ці дослідження можуть суттєво вплинути на розвиток Стандартної моделі фізики та краще пояснити, як розвивався Всесвіт на ранніх етапах свого існування.