Füüsikud tundsid 43 aasta järel universumi kummitusosakeste õrna paitust ({{commentsTotal}})

Juan Collar COHERENT detektori mudeliga
Juan Collar COHERENT detektori mudeliga Autor/allikas: Jean Lachat/UChicago)

Füüsikutele meeldib heietada, mida kõike nad tahaksid, et nende eluajal juhtuks, kuid mida nende silmad ilmselt ei näe. Näiteks sellest, kuidas müksavad üksikut aatomit universumi kõige antisotsiaalsemad elementaarosakesed – neutriinod. Mõnikord aga veab.

Oak Ridge'i riikliku laboratooriumi teadlased kinnitasid enam kui 40 aasta eest tehtud ennustust, mis sillutab teed tänapäeva mõistes pea ulmeliste rakendusteni.

"Vau, see on tõesti suurepärane! Tegu on tõsiste ja äärmiselt tõenäoliselt tõele vastavate tulemustega. Kõik on alati uskunud, et see peab juhtuma, kuid näha seda oma silmaga on teine asi. Mul on oma sõprade üle väga hea meel," lõi uudist kuuldes käsi kokku uurimusega mitte seotud John Gregory Learned, neutriinofüüsikale spetsialiseeruv Hawaii ülikooli füüsikaprofessor.

Varasematest katsetest on teada, et neutriinod võiksid ühegi aatomiga vastastikmõjju astumata läbistada isegi Päikesesüsteemi paksusi tinaseinu. Näiteks inimkeha läbib iga sekund umbes 50 triljonit peaaegu massitut osakest.

Lihtsalt ja keeruliselt
Keeruliselt öeldes kannab pildile püütud protsess nime "koherentne elastne neutriino-tuuma kokkupõrge". Piltlikult võib seda võrrelda katsega tabada piljardikuuliga kartulikotti. Üksiku kartuli ehk tuumaosakese tabamine kutsuks esile kergemini märgatava muutuse – üksik kartul liiguks selle tulemusel väga palju. Võimalus selle juhtumiseks on samas võrdlemisi väike. Hoopis tõenäolisem on tabada tervet kartulikotti ehk aatomituuma. See ei pruugi selle mõjul aga pea üldse liikuda. Just viimast ongi üritanud füüsikud viimase 43 aasta jooksul täheldada.

"Enamik meie registreeritud signaalidest vastavad vaid umbes kümnekonnale valgusosakesele. Need on vaevumärgatavad," selgitas Juan Collar, vaatluse teinud töörühma juht ERR Novaatorile. Šansside parandamiseks võib kasutada suuremaid kartulikotte ehk aatomeid – kuid sellega nõrgeneks signaal veelgi; väga paljusid kartulikotte ehk tuhandeid tonne kaaluvaid detektoreid; või korraga väga palju neutriinosid kiirgavaid allikaid.

Oak Ridge'i laboratooriumis asuva COHERENT eksperimendi töörühm panustas just viimasele. Sadu tonne kaaluva detektori asemel sai kasutada piltlikult peopessa mahutavat mõõteseadet, mis kaalus 14,5 kilogrammi.

Õigupoolest kiirgab SNS neutraalseid laetud osakesi – neutroneid. Selle käigus tekib aga ka lugematul arvul neutriinosid. Aeg-ajalt tabavad kummitusosakesed nende teele asetatud kristallset materjalitükki. Neutriino reageerib nõrga vastastikmõju vahendusel mõne selle üksiku aatomiga ja teadlased näevadki nõrka valgusvoogu. Kokku õnnestus 461 päeva jooksul kogutud andmetest leida 134 elastsele kokkupõrkele viitavaid jälgi.

Täiesti uus maailm
Max Plancki füüsikainstituudi emeriitprofessor Leo Stodolsky sõnul on äsjanähtud kokkupõrkeid registreerivatel neutriinodetektoritel mitmeid praktilisi rakendusi. "Näiteks saab otsida nendega sügaval maa all asuvaid mineraale ja naftat. Kõige sirgjoonelisema rakendusena aga seirata tuumareaktoreid kindlustamaks, et nendega ei toodeta näiteks pommi valmistamiseks vajalikku plutooniumi," sõnas emeriitprofessor.

Ulmelisemate kasutusaladena on välja pakutud, et nendega saaks pidada sidet allveelaevadega ja saata kodeeritud sõnumeid kasvõi läbi terve maakera.

Collar tunnistas, et neutriinode registreerimisel põhinevad rakendused ei jõua ilmselt massidesse veel niipea. "Ent ka näiteks lasereid võis näha supermarketis alles 15 aastat pärast nende leiutamist. Tõenäoliselt näeme siin midagi sarnast," märkis füüsik.

Senikaua pakuvad uut tüüpi detektorid täiendavaid tööriistu alusteadustega tegelevatele füüsikutele. Samal põhimõttel töötavate detektoritega saab avastada potentsiaalselt tumeaine osakesi.

"Laias laastus on tegu sama protsessiga. Tumeainet otsivate teadlaste jaoks on seetõttu väga julgustav, et suudame sellseid koherentseid kokkupõrkeid registreerida," kinnitas Stodolsky. Praeguste parimate hinnangute kohaselt moodustab tavaline, kõigile igapäevaelus nähtav aine kogu universumist leiduvast ainest vaid 15 protsenti. Häid ja lollikindlaid meetodeid ülejäänud 85 protsendi olemuse mõistmiseks teadlastel veel pole.

John Learned lisas, et neutriinode abil saab heita täiendavat valgust ka Maast kümnete tuhandete valgusaastate kaugusel asetleidvatele täheplahvatustele. "Väiksemat mõõtu detektorid muudaksid selleks tarvilikud vaatlused märksa tavapärasemaks, kui need seda tänapäeval on," märkis professor.

"See on alles algus ja kõige parem on alles ees. Isiklikult oleksin rahul, kui jõuaksin enne vanaks ja väetiks jäämist ära näha paar neutriinotehnoloogiatel põhinevat praktilist rakendust," kinnitas Collar.

Uurimus ilmus ajakirjas Science.



Nakatumine HPV-ga võib seostuda kasvajate tekkega

HPV vaktsiinist: ausalt ja emotsioonideta

Järgmisest aastast saavad Eesti tütarlapsed vaktsineerida end tasuta inimese papilloomiviiruse vastu. Sõltuvalt vaktsineeritute arvust on võimalik sellega nende eluea jooksul hoida ära kümneid surmaga lõppevaid vähijuhtumeid. Teaduspõhise otsuse kasulikku mõju ähvardavad aga ühismeedias kriitikameeleta jagatavad postitused.

ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: