뉴트리노는 아마도 알려진 입자 중 가장 수수께끼입니다. 그들은 입자가 어떻게 행동해야하는지에 대한 알려진 모든 규칙을 무시합니다. 그들은 우리의 멋진 탐지기를 비웃습니다. 우주 고양이처럼, 그들은 걱정이나 걱정없이 우주 곳곳을 다니며 때때로 우리와 다른 사람들과 상호 작용하지만 실제로 그들이 느끼는 경우에만 정직하지는 않습니다.
가장 실망스러운 것은 마스크를 쓰고 결코 같은 방식으로 두 번 보지 않는 것입니다.
그러나 새로운 실험을 통해 마스크를 제거하는 데 한 걸음 더 다가 갈 수 있습니다. 진정한 중성미자 정체성을 드러내는 것은 중성미자가 자신의 반물질 파트너인지 여부와 같은 오랜 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있으며 자연의 힘을 하나의 응집력있는 이론으로 통합하는 데 도움이 될 수도 있습니다.
거대한 문제
뉴트리노 스는 이상하다. 전자 중성미자, 뮤온 중성미자 및 타우 중성미자의 3 가지 종류가 있습니다. (이 세 가지의 반입자 버전도 있지만이 이야기의 큰 부분은 아닙니다.)이 세 종류는 세 가지 다른 종류의 입자와 파티를하기 때문에 이름이 지어졌습니다. 전자 중성미자는 전자와 관련된 상호 작용에 참여합니다. 뮤온 중성미자는 뮤온과 짝을 이룹니다. 타우 중성미자가 어떤 작용을하는지 추측하면 점수가 부여되지 않습니다.
지금까지는 전혀 이상하지 않습니다. 이상한 부분이 있습니다.
인 입자 아니 전자, 뮤온, 타우 입자와 같은 중성미자는 여러분이 보는 것입니다. 이 입자들은 질량을 제외하고는 모두 동일합니다. 전자의 질량을 가진 입자를 발견하면 전자가 행동해야하는 것과 똑같이 작동하며 뮤온과 타우도 마찬가지입니다. 또한 전자를 발견하면 항상 전자가됩니다. 더 이상 아무것도 없습니다. 뮤온과 타우도 마찬가지입니다.
그러나 그들의 사촌, 전자, 뮤온 및 타우 중성미자도 마찬가지입니다.
"타우 중성미자"라고 부르는 것이 항상 타우 중성미자 인 것은 아닙니다. 정체성을 바꿀 수 있습니다. 비행 중, 전자 또는 뮤온 중성미자가 될 수 있습니다.
기본적으로 아무도 예상하지 못한이 이상한 현상을 중성미자 진동이라고합니다. 그것은 무엇보다도 전자 중성미자를 만들어 선물로 가장 친한 친구에게 보낼 수 있음을 의미합니다. 그러나 그들이 그것을 얻을 때까지, 그들은 대신 타우 중성미자를 찾는 것이 실망 스러울 수 있습니다.
시소 흔들 리다
기술적 인 이유로 중성미자 진동은 3 개의 다른 질량을 가진 3 개의 중성미자가있는 경우에만 작동합니다. 그러나 진동하는 중성미자는 전자, 뮤온 및 타우 맛의 중성미자가 아닙니다.
대신, 각각 다른, 알려지지 않은 질량을 가진 세 개의 "진정한"중성미자가 있습니다. 이 진정한 기본 중성미자의 독특한 혼합은 우리 실험실 (전자, 무온, 타우)에서 감지하는 각각의 중성미 맛을 만듭니다. 실험실에서 측정 한 질량은 실제 중성미자 질량의 혼합입니다. 한편, 믹스의 각 중성미자의 질량은 얼마나 다른 각 중성미가 각기 다른 맛으로 변형되는지를 결정합니다.
물리학 자의 임무는 이제 모든 관계를 풀어주는 것입니다. 진정한 중성미자의 질량은 무엇이며, 세 가지 맛을 만들기 위해 어떻게 혼합합니까?
그래서 물리학 자들은 언제, 얼마나 자주 풍미를 바꾸는지를보고 "진정한"뉴트리노의 질량을 밝혀 내기 위해 사냥을하고 있습니다. 이 세 가지 중성미자의 이름이 단순히 m1, m2 및 m3이므로 물리 전문 용어는 이것을 설명 할 때 매우 도움이되지 않습니다.
과학자들은 최소한의 간접적으로 실제 중성미자의 질량에 대해 몇 가지 어려운 실험을 통해 과학자들에게 가르쳤다. 예를 들어, 우리는 대중의 제곱 사이의 관계에 대해 알고 있습니다. 그러나 우리는 정확히 어떤 중성미자 무게가 얼마인지 정확히 알지 못하며, 어떤 중성미자가 더 무거운 지 알 수 없습니다.
m3이 가장 무겁고 m2와 m1보다 훨씬 클 수 있습니다. 이것은 정상적인 것으로 보이기 때문에 "정상 순서"라고 불립니다. 그리고 그것은 물리학 자들이 본질적으로 수십 년 전에 추측했던 순서입니다. 그러나 우리의 현재 지식 상태에 따르면, m2는 가장 무거운 중성미자 일 수 있으며, m1은 그다지 멀지 않으며 m3은 비교할 수 있습니다. 이 시나리오는 처음에 잘못된 순서를 추측 했으므로 "역순"이라고합니다.
물론, 각각의 시나리오가 사실이되도록 고정하는 이론가들의 수용소가 있습니다. 단일 지붕 아래 자연의 모든 힘을 (또는 최소한) 통일시키려는 이론은 일반적으로 정상적인 중성미자 질서를 요구합니다. 다른 한편으로, 중성미자가 자신의 반입자 쌍이 되려면 역 질량 순서가 필요하다. 그리고 그것이 사실이라면, 우주에 반물질보다 더 중요한 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.
DeepCore 운동
어느 것이 정상입니까? 그것은 지난 수십 년의 중성미자 연구에서 생겨난 가장 큰 질문 중 하나이며, 거대한 IceCube Neutrino Observatory가 대답하기 위해 고안된 질문입니다. 남극에 위치한 천문대는 남극 빙상으로 가라 앉은 수십 종의 감지기로 구성되어 있으며, 낮은 에너지 상호 작용을 볼 수있는 8 줄의보다 효율적인 검출기의 중앙 "딥 코어"가 있습니다.
뉴트리노 스는 간신히 정상적인 문제에 대해 이야기하기 때문에 지구 자체를 통해 완벽하게 분사 할 수 있습니다. 그들이 그렇게 할 때, 그들은 다양한 맛으로 변형 될 것입니다. 아주 드물게 IceCube 감지기 근처의 남극 빙상에서 분자를 때려서 Cherenkov 방사선이라고 불리는 놀랍도록 푸른 빛을 방출하는 계단식 샤워를 시작합니다. IceCube 스트링이 감지하는 것은이 빛입니다.
인쇄 전 저널 arXiv에 게재 된 최근 논문에서 IceCube 과학자들은 3 년간의 DeepCore 데이터를 사용하여 각 종류의 중성미자가 지구를 통과 한 양을 측정했습니다. 물론 중성미자는 잡기가 어렵 기 때문에 진행 속도가 느립니다. 그러나이 작품에서. 과학자들은 정상적인 순서에 대한 데이터에서 약간의 선호도를보고합니다. 그러나 그들은 아직 너무 결정적인 것을 찾지 못했습니다.
이것이 우리가 얻는 전부입니까? 확실히. IceCube는 곧 주요 업그레이드를 준비하고 있으며 정밀 IceCube Next Generation Upgrade (PINGU) 및 Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE)와 같은 새로운 실험도이 중심적 문제를 해결하기 위해 준비하고 있습니다. 누가 중성미자 질서에 관한 간단한 질문이 우주가 작동하는 방식의 많은 부분을 드러 낼 것임을 누가 알았습니까? 너무 나빠서 쉬운 질문도 아닙니다.
폴 엠. 셔터 천체 물리학 자입니다 오하이오 주립대 학교, 의 주인 "우주인에게 물어보세요" "우주 라디오, 및 '의 저자우주에서의 당신의 장소."
