Neutrinos adalah beberapa makhluk yang paling banyak, ingin tahu, dan sukar difahami dalam fizik zarah. Sebilangan dari mereka ada sejak Big Bang dan, seperti yang anda baca ini, trilion dari mereka telah melalui badan anda (dan banyak lagi sedang dalam perjalanan.) Tetapi walaupun terdapat di mana-mana, neutrino terkenal sukar untuk dipelajari dengan tepat kerana mereka abaikan hampir semua perkara yang dibuat daripada perkara lain. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa menimbang neutrino tidak semudah meminta orang dengan sopan untuk melangkah.
Syukurlah, ahli fizik zarah banyak, termasuk yang ada di Fermilab Jabatan Tenaga A.S., dan mereka tidak melepaskan safari neutrino terbaru mereka: percubaan NuMI Off-Axis Electron Neutrino Appearance, atau NOvA. (Para saintis mewakili neutrino dengan huruf Yunani nu, atauv.) Ini adalah perburuan permainan yang sangat kecil untuk menangkap neutrino dengan cepat, dan ia menggunakan beberapa peralatan yang sangat besar untuk melakukan tugas itu. Dan ini sudah berjaya menangkap neutrino pertamanya - bahkan sebelum penyediaannya selesai sepenuhnya.
Dicipta dengan menghancurkan proton terhadap sasaran grafit di kemudahan Fermilab di luar Chicago, Illinois, neutrino yang terhasil dikumpulkan dan ditembak di seberkas 500 batu barat laut ke pengesan jauh NOvA di Ash River, Minnesota, yang terletak di sepanjang sempadan Kanada. Rasuk pertama ditembakkan pada September 2013, sementara kemudahan Sungai Ash masih dalam pembinaan.
"Bahawa neutrino pertama telah dikesan bahkan sebelum pemasangan alat pengesan jauh NOvA selesai adalah penghormatan nyata kepada semua orang yang terlibat," kata ahli fizik Universiti Minnesota, Marvin Marshak, pengarah Makmal Ash River. "Hasil awal ini menunjukkan bahawa kolaborasi NOvA akan memberikan sumbangan penting kepada pengetahuan kita mengenai zarah-zarah ini pada masa depan yang tidak begitu jauh."
Rasuk dari Fermilab ditembakkan dalam selang dua saat, masing-masing menghantar berbilion neutrino terus ke arah pengesan. Pengesan dekat di Fermilab mengesahkan "rasa" awal neutrino dalam balok, dan pengesan jauh yang jauh lebih besar kemudian menentukan apakah neutrino telah berubah semasa perjalanan antara tiga milidetik bawah tanah mereka.
Sekali lagi, kerana neutrino tidak mudah berinteraksi dengan zarah biasa, balok dapat bergerak dengan mudah melalui tanah di antara kemudahan - walaupun kelengkungan Bumi. Sebenarnya balok, yang bermula sejauh 150 kaki (45 meter) di bawah tanah berhampiran Chicago, akhirnya melewati kedalaman lebih dari 6 batu (10 km) selama perjalanannya.
Menurut siaran pers dari Fermilab, neutrino "datang dalam tiga jenis, disebut rasa (elektron, muon, atau tau), dan berubah di antara mereka ketika mereka melakukan perjalanan. Kedua-dua pengesan eksperimen NOvA ditempatkan sejauh ini untuk memberi masa kepada neutrino untuk berayun dari satu rasa ke rasa yang lain ketika melakukan perjalanan dengan hampir kelajuan cahaya. Walaupun hanya sebahagian kecil pengesan eksperimen yang lebih besar, yang disebut pengesan jauh, dibina sepenuhnya, dipenuhi dengan scintillator dan berwayar dengan elektronik pada ketika ini, percubaan telah menggunakannya untuk merakam isyarat dari neutrino pertamanya. "
Blok pengesan setinggi 50 kaki (15 m) dipenuhi dengan scintillator cair yang terbuat dari 95% minyak mineral dan 5% hidrokarbon cair yang disebut pseudocumene, yang beracun tetapi "sangat penting untuk proses pengesanan neutrino." Campuran ini memperbesar cahaya yang memukulnya, membolehkan pukulan neutrino lebih mudah dikesan dan diukur. (Sumber)
"NOvA mewakili generasi baru eksperimen neutrino," kata Pengarah Fermilab Nigel Lockyer. "Kami bangga dapat mencapai tonggak penting ini dalam perjalanan untuk mempelajari lebih lanjut mengenai zarah-zarah asas ini."
Setelah selesai pada musim panas ini, pengesan NOvA dekat dan jauh masing-masing akan mempunyai berat 300 dan 14,000 tan.
Matlamat eksperimen NOvA adalah untuk berjaya menangkap dan mengukur jisim rasa neutrino yang berbeza dan juga menentukan apakah neutrino adalah antipartikel mereka sendiri (mereka mungkin sama, kerana mereka tidak mempunyai cas tertentu.) Dengan membandingkan ayunan (iaitu, rasa perubahan) pancaran muon neutrino berbanding muon antineutrino yang ditembakkan dari Fermilab, para saintis berharap dapat menentukan hierarki jisimnya - dan akhirnya mengetahui mengapa Alam Semesta pada masa ini mengandungi lebih banyak bahan daripada antimateri.
Baca lebih lanjut: Pengesanan Neutrino Dapat Membantu Melukis Gambar Semesta Baru
Setelah eksperimen beroperasi sepenuhnya para saintis mengharapkan untuk menangkap beberapa neutrino yang berharga setiap hari - kira-kira 5,000 keseluruhan dalam jangka masa enam tahun. Sehingga itu, sekurang-kurangnya sekarang mereka mempunyai sedikit buku pertama mereka.
“Melihat neutrino dalam modul pertama pengesan di Minnesota adalah tonggak utama. Sekarang kita boleh mula melakukan fizik. "
- Rick Tesarek, ahli fizik Fermilab
Ketahui lebih lanjut mengenai pengembangan dan pembinaan eksperimen NoVA di bawah:
(Kredit video: Fermilab)
Ketahui lebih lanjut mengenai matlamat penyelidikan NOvA di sini.
Sumber: Siaran akhbar Fermilab
Kerjasama NOvA terdiri daripada 208 saintis dari 38 institusi di Amerika Syarikat, Brazil, Republik Czech, Yunani, India, Rusia dan United Kingdom. Eksperimen ini mendapat pembiayaan dari Jabatan Tenaga A.S., Yayasan Sains Nasional dan agensi pembiayaan lain.
