Κυνηγώντας το σωματίδιο Φάντασμα

Σοφοκλής Α. ΣωτηρίουΕλληνογερμανική Αγωγή

Σενάριο Διατήρησης της Ορμής

Διανύσματα ορμών

!!! Η ορμή του νετρίνο(μαύρη διακεκομμένη στο σχήμα) προσδιορίζεται από την Α.Δ.Ο.

β διάσπαση

• Στις 07:35 GMT της 23ης Φεβρουαρίου 1987, συνέβη ένα θαυμαστό γεγονός, όταν 2 ανιχνευτές που βρίσκονταν στα βάθη ορυχείων στις ΗΠΑ (πείραμα ΙΜΒ), και την Ιαπωνία (πείραμα Kamiokande), κατέγραψαν ένα σύνολο 19 νετρίνων σε χρονικό διάστημα 13 δευτερολέπτων. Δυόμιση ώρες αργότερα, αστρονόμοι στο νότιο ημισφαίριο είδαν την πρώτη σούπερ νόβα που ήταν ορατή με γυμνό μάτι μετά την εποχή του Κέπλερ. Αυτή βρισκόταν στο μεγάλο νεφέλωμα του Μαγγελάνου σε απόσταση περίπου 50 Kiloparsec (περίπου 150.000 έτη φωτός). Το γεγονός αυτό που αποτέλεσε την αρχή της αστρονομίας των νετρίνων, ακολουθήθηκε από πολλά συμπεράσματα για τη φύση των νετρίνων, όπως και για τα όρια της μάζας τους, του φορτίου τους, της βαρυτικής έλξης τους, της μαγνητικής ροπής τους κ.ά. καθώς και από πολλές εκατοντάδες δημοσιεύσεων.

• 1058 νετρίνα όλων των ειδών με μέση ενέργεια μεταξύ 10-15MeV δημιουργήθηκαν.

http://heritage.stsci.edu/1999/04/index.html

• Σχεδόν όλα όσα ξέρουμε για το σύμπαν προέρχονται από παρατηρήσεις φωτονίων. Φωτονίων κάθε μήκους κύματος, από τα ραδιοκύματα μέχρι τις ακτίνες Χ και γ. Μαθαίνουμε επίσης κάποια πράγματα για τον κόσμο πέρα από το ηλιακό μας σύστημα, παρατηρώντας τις κοσμικές ακτίνες οι οποίες αποτελούνται κυρίως από γυμνούς ατομικούς πυρήνες ή από μεμονωμένα πρωτόνια. Τα σωματίδια όμως αυτά δεν μας δείχνουν τις πηγές που τα εξέπεμψαν γιατί κατά την πορεία τους μέσα στον γαλαξία μας δέχονται την επίδραση των μαγνητικών πεδίων του γαλαξία και εκτρέπονται από την αρχική τους πορεία.

• Για μια παρατήρηση με οξεία εστίαση βαθιά μέσα στο σύμπαν, θα μας χρειαζόταν ένα τηλεσκόπιο που να μπορεί να ανιχνεύει κάποιο είδος σωματιδίων, που θα μένουν ανεπηρέαστα καθώς θα περνούν από περιοχές με αέρια, σκόνη και μαγνητικά πεδία. Ένα τέτοιο υποψήφιο είδος σωματιδίων είναι τα νετρίνα. Τα νετρίνα αποτελούν μεγάλο μέρος από τον συνολικό αριθμό των στοιχειωδών σωματιδίων του σύμπαντος και αλληλεπιδρούν πολύ ασθενικά με την υπόλοιπη ύλη. Παραμένουν λοιπόν αδιατάρρακτα κατά την πορεία τους από τις πηγές τους μέχρι τη Γη, ενώ ταξιδεύουν με ταχύτητα πολύ κοντά σε αυτή του φωτός. Ένα νετρίνο χαμηλής ενέργειας θα περνούσε ένα τοίχο από μολύβι πάχους 50 ετών φωτός. Αν μπορούσαμε να παρατηρήσουμε τα νετρίνα, θα γνωρίζαμε μια καινούργια θαυμαστή όψη του σύμπαντος.

Τα «μάτια» του τηλεσκοπίου

Χαρακτηριστικά Φωτοπολλαπλασιαστή

• μεγάλη επιφάνεια φωτοκαθόδου με ομοιόμορφη ευαισθησία σε όλη της την έκταση

• κατάλληλο σχήμα φωτοκαθόδου, ώστε να εξασφαλίζεται μικρή διακύμανση στους χρόνους άφιξης των φωτοηλεκτρονίων στην πρώτη δύνοδο, ανεξάρτητα από το σημείο της φωτοκαθόδου από το οποίο προέρχονται

• μέγιστη ευαισθησία στα μήκη κύματος της ακτινοβολίας Cherenkov

• καλή διακριτική ικανότητα ως προς το ύψος του παλμού (ειδικά στο επίπεδο του ενός φωτοηλεκτρονίου, αφού η συντριπτική πλειοψηφία των σημάτων που θα καταγράφουν οι φωτοπολλαπλασιαστές του τηλεσκοπίου θα είναι παλμοί που αντιστοιχούν σε ένα φωτοηλεκτρόνιο)

• καλή διακριτική ικανότητα ως προς το χρόνο καταγραφής του παλμού

• μικρή ευαισθησία στο μαγνητικό πεδίο της Γης, μεγάλο χρόνο ζωής (MTBF της τάξεως των δέκα χρόνων)

PMT

Stepping motors

Τροχιές ηλεκτρονίων

http://icecube.wisc.edu/gallery/view/202

Τηλεσκόπια νετρίνων

sotiriou@ea.gr