Neutrinový detektor

Z Wikina

Přejít na: navigace, hledání

(neutrinové čidlo)

Zařízení, které zaznamenává tok neutrin. Jsou tři metody, jak neutrino zjistit:

(a) Vzhledem k velice malé pravděpodobnosti zachycení neutrina nukleonem je třeba teoreticky vypočítat efektivní průřez reakcí:

n + ne → p + e (1)

a pro detekci antineutrin ~ve

p + ~ne → n + e+. (2)

Druhá reakce je endotermní a antineutrino musí mít energii alespoň 1,8 MeV, aby se uskutečnila.

lektronové neutrino (např. ze Slunce) lze zjistit tak, že je zachyceno neutronem podle procesu (1). Produktem zachycení je proton a elektron. Proběhne-li zachycení (1) v atomovém jádru, přeměna neutronu na proton znamená zvětšení protonového čísla Z o jednotku:

N (Z, A) + ne → N (Z+1, A) + e , (3)

kde Z je počet protonů v jádře, A je celkový počet všech nukleonů (nukleonové číslo) jádra N. Jak vidno ze vztahu (3) nukleonové číslo se zachycením neutrina nezměnilo. Objevení dceřiného prvku N (Z+1, A) svědčí o zachycení elektronového neutrina. Detekční prvek N (Z, A) se volí tak, aby byl vzniklý prvek N(Z + 1, A) radioaktivní, měl vyhovující energetickou mez i poločas rozpadu. Takovými prvky jsou rubidium (Rb), galium (Ga) a chlor (Cl):

87Rb + ve87Sr + e 0,12 MeV 8 h, (4)

71Ga + ve71Ge + e 0,23 MeV 11 d, (5)

37Cl + ve37Ar + e 0,82 MeV 35 d (6)

aj.

Prvý neutrinový detektor vybudoval koncem 60. let 20. stol. Raymond Davies v dole na zlato Homestake v Jižní Dakotě. Zvolil proces (6) a použil levnou čisticí látku tetrachlorethen C2C14. Množství vzniklého radioaktivního argonu 37Ar ukazuje, jak často reakce (6) probíhá, tj. kolik se zachytilo slunečních neutrin. Tok je měřen v jednotkách SNU. Detektor v Homestake zaregistroval přibližně jedno neutrino za dva dny. Pozdější neutrinové detektory zvolily galium (5): SAGE v Baksanu na Kavkaze využívá k detekci 57 t kovového galia a GALLEX v tunelu pod Gran Sasso v italských Abruzzách používá galiumchlorid. Galium se po zachycení neutrina mění v radioaktivní germanium a počet atomů germania se měří.

(b) Japonský neutrinový detektor Kamiokande (v zdokonalené formě Superkamiokande) byl původně určen, aby ověřil, zda se proton rozpadá. Avšak žádný rozpad protonů tento detektor nezjistil (viz baryonové číslo). Zato se však osvědčil jako výborný neutrinový detektor. Jako detekční látka je použita čistá voda. Přesně řečeno její elektrony e–, do nichž vrazilo dopadající neutrino:

ne + e (elektron vázaný v molekule) → ne + e (relativistický elektron).

Relativistické elektrony při průletu vodou vyvolají Čerenkovovo záření. Mnoho fotonásobičů dovoluje určit směr příchodu neutrina i jeho energii. Relativistický elektron pokračuje ve směru dopadajícího neutrina. V novém experimentu Super-Kamiokande se podařilo objevit, že neutrino má (pravděpodobně) nenulovou hmotnost. Data dovolují „uvidět neutrinové Slunce“ (přesně řečeno rekonstruovat).

(c) Těžká voda je použita k detekci v Sudbury Neutrino Observatory v niklových dolech blízko Huronského jezera. Zatímco dřívější neutrinové detektory reagovaly pouze na příchod elektronových neutrin ne, SNO je citlivý na všechny tři druhy neutrina: elektronového, mionového i taonového. Výsledky měření přinesou závažné poznatky nejen o slunečním nitru, ale i o povaze neutrin.

Čistý antarktický ledovec je použit jako detekční látka v detektoru AMANDA. Velký objem hlubokého moře využívá detektor DUMAND (Deep Undersea Muon and Neutrino Detection).

Obsah

Odkazy

Reference

Velká encyklopedie vesmíru

Související témata


Literatura

Internetové odkazy

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Stránky
Nástroje
[CNW:Counter]