В погоне за нейтрино: подземная лаборатория в Китае стремится раскрыть одну из загадок в физике элементарных частиц

Масштабный научный центр на юге Китая, предназначенный для исследований нейтрино, неуловимых «частиц-призраков», начал заполняться сверхчистой водой, что ознаменовало последний этап перед началом исследований.
Нейтрино являются самыми малыми и лёгкими из 12 известных физике элементарных частиц, составляющих весь материальный мир. Даже ведущим мировым физикам, имеющим самое современное оборудование, их невозможно обнаружить, поскольку они не имеют электрического заряда, обладают очень малой массой и движутся со скоростью, близкой к скорости света.
В октябре был установлен сферический детектор диаметром около 35 метров, поддерживаемый конструкцией из нержавеющей стали диаметром 41,1 метра. Данные работы сопровождались сборкой его внешней металлической оболочки и фотоэлементов.
В минувшую среду максимально стерильная вода, прошедшая многоступенчатую очистку, начала поступать в детектор подземной нейтринной обсерватории Цзянмэнь (Juno) в провинции Гуандун со скоростью около 100 тонн в час. Он будет заполнен 20 000 тоннами «жидкого сцинтиллятора» и подвешен в 35 000 тонн чистой воды на глубине 700 метров под землей.
Процесс заполнения жидкостью будет проходить в два этапа и суммарно займет около восьми месяцев. К середине февраля 2025 года сверхчистая вода заполнит как внутреннюю, так и внешнюю часть гигантской сферы. Затем, в течение полугода вода внутри сферы будет заменена жидким химическим веществом, которое способно испускать видимый свет при воздействии на него ионизирующего излучения.
Хотя почти все частицы пройдут через детекторную жидкость без следа, некоторые будут взаимодействовать с люминофором, вызывая две вспышки света, которые затем будут зарегистрированы тысячами фотоэлементов.
По плану китайских учёных, Juno должен будет проработать не менее 30 лет. Ожидается, что китайский подземный сферический детектор станет первым в мире из детекторов нейтрино нового поколения. Два других международных объекта — Deep Underground Neutrino Experiment в США и Hyper-Kamiokande Observatory в Японии — должны быть введены в эксплуатацию в 2027-2028 годах.
Информация