Новый японский детектор нейтрино Hyper-Kamiokande подготовлен к установке датчиков и прочего оборудования, Международные партнеры записываются в очередь для участия в проекте. В октябре 2023 года были завершены работы по выемке грунта для установки этого объекта. Наблюдения и эксперименты должны начаться в 2027 году.
Япония и Италия сотрудничают в рамках программы "Физика элементарных частиц Большого взрыва" Крупнейшая в мире обсерватория по регистрации нейтрино и нуклонных распадов поможет понять эволюцию Вселенной.
1 декабря было объявлено, что Итальянский национальный институт ядерной физики (Italian National Institute for Nuclear Physics, INFN) подписал меморандум о взаимопонимании с Японской организацией по исследованию ускорителей высоких энергий (KEK) и Токийским университетом. Это стало началом официального партнерства Италии в проекте Hyper-Kamiokande. Италия стала третьей страной, подписавшей меморандум о взаимопонимании, после Польши и Испании. К настоящему времени интерес к проекту проявили еще 19 государств.
Объявление было сделано после того, как президент Токийского университета Теруо Фудзии, генеральный директор KEK Масанори Ямаучи и президент INFN Антонио Зокколи обменялись подписями по электронной почте в конце прошлого месяца. KEK — это акроним, образованный от японского названия Организации по исследованию ускорителей высокой энергии.
В проекте также примут участие несколько итальянских научных организаций, в том числе отделения INFN в Бари, Неаполе, Падуе, Пизе и Риме, Национальная лаборатория INFN Legnaro, Политехнический университет Бари, Университет Неаполя Федерико II, Университет Кампании "Луиджи Ванвителли", Университет Салерно, Университет Падуи, Университет Пизы и Римский университет Сапиенца.
Предполагается, что они внесут существенный вклад в разработку, производство и установку новых фотосенсорных модулей и фронтальных плат дигитайзеров. "Цель программы, - объясняет представитель обсерватории Камиока, - заключается в том, чтобы изучить Теорию Великого объединения (физики элементарных частиц) и историю эволюции Вселенной через исследование распада протонов и нарушения CP инвариантности (асимметрии между нейтрино и антинейтрино)".
На самом краю Солнечной системы может скрываться планета, похищенная нашей звездой 5 млрд лет назад
По данным Министерства энергетики Соединенных Штатов (DOE), "Нейтрино — это, пожалуй, самое меткое название частицы в Стандартной модели физики элементарных частиц: эта частица настолько мала, нейтральна и весит так мало, что никто до сих пор не смог измерить ее массу.
Нейтрино - самые распространенные субатомные частицы во Вселенной, обладающие массой. Каждый раз, когда атомные ядра собираются вместе (как на Солнце) или распадаются (как в ядерном реакторе), они испускают нейтрино. Даже банан испускает нейтрино - они образуются во время естественного радиоактивного излучения калия, содержащегося во фрукте…
Ученые уже давно пытаются определить массу нейтрино, "как оно взаимодействует с веществом и есть ли у нейтрино своя античастица (частица с той же массой, но противоположными электрическими или магнитными свойствами) или нет". Многие исследователи утверждают, что нейтрино могут быть причиной того, что антиматерия (античастицы всей материи) исчезла сразу после Большого взрыва, оставив нас во власти Вселенной, состоящей из "светлой" (обычной) материи".
Детектор "Гипер-Камиоканде" представляет собой третий этап серии экспериментов и наблюдений, которые начались после ввода в эксплуатацию первой обсерватории "Камиоканде" в 1983 году и продолжились после завершения строительства "Супер-Камиоканде" в 1996 году.
Расположенные в старых цинковых шахтах под горой в городе Камиока, префектура Гифу, в центральной Японии, куполообразные пещеры, в которых находятся эти обсерватории, были построены компанией Mitsui Kinzoku (Mitsui Mining and Smelting Co), которой принадлежат эти рудники. KamiokaNDE расшифровывается как Kamioka Nucleon Decay Experiment.
На снимке нейтринный детектор "Супер-Камиоканде". Обсерватория Камиока, ICRR (Институт исследования космических лучей), Фотография представлена Токийским университетом.
Mitsui Kinzoku пишет: "Нейтрино прибывают из космоса и практически не взаимодействуют с другой материей. Это означает, что они проносятся мимо нас сквозь Землю, и это делает их чрезвычайно трудными для наблюдения. Поэтому для повышения эффективности исследований необходимо построить огромную установку, которая бы блокировала другие космические лучи, препятствующие наблюдениям. Также необходимо, чтобы эта установка находилась в районе, где есть доступ к чистой воде, что является еще одним важным условием для наблюдений".
В 1981 году профессор Масатоши Кошиба из Токийского университета предложил "Камиоку" в качестве идеального места для изучения нейтрино.Он разработал оригинальный детектор, участвовал в строительстве проекта "Супер-Камиоканде" и продолжал активно участвовать в изучении нейтрино на протяжении всей своей карьеры.
В 2002 году он был удостоен Нобелевской премии по физике за вклад в регистрацию космических нейтрино, в том числе за первое наблюдение нейтрино, испускаемых сверхновой звездой в Большом Магеллановом Облаке. Профессор Кошиба скончался в ноябре 2020 года.
Профессор Такааки Кадзита, также сотрудник Токийского университета, получил Нобелевскую премию по физике в 2015 году за свою работу на "Супер-Камиоканде", которая привела к открытию нейтринных осцилляций и доказал, что нейтрино обладают массой. По словам Каджиты, он присоединился к исследовательской группе профессора Кошибы, потому что считал, что нейтрино "весьма любопытные частицы".
Странный галактический мегакластер намекает на то, что с нашей Вселенной что-то не так
Как и предыдущие модели нейтринных детекторов, "Гипер-Камиоканде" будет эксплуатироваться обсерваторией Камиока Института исследований космических лучей при Токийском университете. Расположенный в 1000 метрах под землей Супер-Камиоканде грубо говоря представляет собой стальной резервуар из нержавеющей стали 39,3 метра в поперечнике и 41,4 метра глубиной. Он заполнен 50 тысячами тонн сверхчистой воды. На его стенках установлено около 13 тысяч фотоумножителей, или датчиков ФЭУ, для обнаружения нейтрино.
Фотоэлектронный умножитель или ФЭУ — это чрезвычайно чувствительный вакуумный прибор, который усиливает падающий свет в 100 миллионов раз. Они регистрируют бледно-голубой свет, излучаемый нейтрино при прохождении через воду.
Гипер-Камиоканде, расположенный на глубине 600 метров под землей, гораздо крупнее. Его резервуар будет иметь 68 метров в диаметре и 71 метр в глубину. Он будет вмещать 260 000 метрических тонн воды с фидуциальной массой (сопоставимый объем детектора), в восемь раз большей, чем у его предшественника. На стенках "Гипер-Камиоканде" будет установлено около 20 000 фотоумножителей, большинство из которых, если не все, будут изготовлены японской компанией Hamamatsu Photonics, занимающей лидирующие позиции на рынке ФЭУ.
Super-Kamiokande — это самый крупный в мире черенковский водный детектор (ЧВД), используемый для экспериментов с нейтрино и распадом нуклонов. Скорее всего, "Гипер-Камиоканде" унаследует этот звание. Университет Шеффилда подчеркивает, что использование воды в качестве среды для обнаружения нейтрино обеспечивает очень большую целевую массу при разумных затратах, и отмечает, что все крупнейшие в мире нейтринные детекторы — это водные счётчики Черенкова. Концепция была разработана Павлом Черенковым, советским физиком, удостоенным Нобелевской премии по физике в 1958 году.
Профессор Масато Шиозава, директор обсерватории Камиока, говорит: "В настоящее время Супер-Камиоканде проходит модернизацию, которая позволит повысить его чувствительность к нейтрино испускаемых при взрывах сверхновых. Это поможет лучше понять механизмы вспышек сверхновых и разобраться в истории формирования звезд. Кроме того, в настоящее время активно ведутся исследования по разработке следующей фазы проекта для обнаружения двойного бета-распада без нейтрино и прямого обнаружения темной материи".
(Солнце испускает множество различных частиц и излучений, хотя все нейтрино образуются в его ядре: там, где происходят ядерные реакции. Различные реакции протекают с разной интенсивностью на разных радиусах внутри Солнца, что позволяет экспертам использовать наблюдения за нейтрино для реконструкции внутренней части нашей звезды. USGS / Министерство внутренних дел США, общественное достояние)
Сегодня нейтринный детектор Super-Kamiokande используют около 200 ученых из 50 исследовательских институтов Японии, Южной Кореи, Китая, Вьетнама, Франции, Италии, Испании, Польши, Великобритании, Соединенных Штатов и Канады. Вероятно, со временем список участников "Гипер-Камиоканде" станет не менее впечатляющим.
Ранее сообщалось, что на расстоянии 13,2 миллиарда световых лет от нашей планеты обнаружена самая древняя черная дыра, ровесница Вселенной. Астрономы обнаружили самую удаленную из когда-либо зарегистрированных черных дыр на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли. Этот объект и другие подобные ему могут наконец-то помочь ученым разобраться с вопросом, как именно сверхмассивные черные дыры так быстро достигли огромных размеров в ранней Вселенной. Подробнее...
