Научно-популярное
Физика
Комментарии 31
+1
По поводу Баксана — то, что на фото — это установка «Ковер», она имеет отношение и к наблюдениям нейтрино, но как основной инструмент в Андырчи стоит галлий-германиевый нейтринный телескоп. Который, имхо, по сложности, превосходит черенковские/сцинтилляционные детекторы (последние по сути большой бак с ФЭУ).
0
Стоит. Но в контексте нейтрино от сверхновых имеет смысл говорить именно о нейтринном телескопе.
А галлий-германиевый был заслуженно упомянут в статье по осцилляциям. Тут вопрос не сложности, а тематики. Так-то радиохимические методы, конечно, сложны.
+1
Так жалел, что когда LIGO и ко увидели слияние нейтронных звезд, нейтрино до нас не долетели, было бы идеально… Но и недавнее наблюдение тоже отлично.
А нейтринные детекторы всегда выглядят самыми футуристичными инструментами.

Вопрос по теме: есть ли какие-то физические ограничения на размер? Условно, больше какого размера не имеет смысла строить, так как чувствительность расти не будет. Или все упирается в стоимость?
+2
Тут Луну хотят использовать в качестве детектора, а вы о размерах:)
phys.org/news/2016-01-moonthe-ultra-high-energy-neutrinos.html

Единого ответа нет. Больше вещества --> больше событий, больше шансов, что рожденный мюон/электрон остановится в детекторе и будет шанс измерить точно энергию.
Но в тоже время сильнее ослабление сигнала к краям, значит нужно больше фотодетекторов в середину.
IceCube, например, ставит в приоритет разместить больше гирлянд, чем увеличивать размеры. Это поднимет точность.
0
А как поступают с оптимизацией диаграммы направленности? Условно, с одной стороны детектора Земля, а с другой — воздух (почти). Т.е. для равномерно распределенной гирлянды чувстительность в одном направлении чуть лучше, чем в другом. Есть ли смысл оптимизировать плотность распределения гирлянды с учетом плотности окружающей детектор материи?
+1
Есть два типа событий. Взаимодействие нейтрино внутри детектора, когда частица рождена тоже естественно внутри.Тогда особой разницы нет откуда нейтрино — сверху или снизу. Если только сверху не было замечено ливня частиц из атмосферы. События распределены равномерно, соответственно и ФЭУ по гирлянде равномерно.
Если нейтрино взаимодействует снаружи и мюон родился вне детектора, то смотрят только события снизу, из Земли, ибо сверху много фона. У таких событий большие энергии, они оставляют достаточно длинные треки, установка большего числа ФЭУ снизу не особо изменит картину.
Сейчас стараются поставить побольше гирлянд в центре и ФЭУ на них повесить почаще, чтобы улучшить чувствительность к низкоэнергетичным нейтрино, которые взаимодействуют внутри детектора. Снизить порог регистрации.
0
со слиянием нейтронных звезд, боюсь, все плохо будет.
Там процесс нейтронизации — а именно он дает нейтрино, уже прошел. Ну то есть от сверхновой рождается куча нейтрино именно в момент превращения ядра в нейтронную звезду.
0
Хмм, я так понимаю, там другие механизмы возникновения нейтрино предполагаются. По крайней, так пишут сами ученые. Например тут:
In particular, the observation of high-energy neutrinos would reveal the hadronic content and dissipation mechanism in relativistic outflows

И далее в конце приводят подробно разные механизмы возникновения, например:

Considering this off-axis scenario, we examined the expected high-energy neutrino emission from a typical GRB observed at different viewing angles. The most promising neutrino production mechanism from GRBs is related to the extended gamma emission, due to its relatively low Lorentz factor resulting in high meson production efficiency.
0
да, действительно, через гамма-вспышку там будут нейтрино. Но это все же направленное событие.
А мы начинали с обсуждения взрыва, когда во все стороны огромный поток разлетается. Вот этого, к сожалению, не будет.
0
Ну кора у нейтронных звезд не из нейтронов состоит, так что там еще есть чему нейтронизироваться, но все равно при столкновении от нее будут отлетать куски нейтронной материи, которая будет подвергаться обычному бета минус распаду и тем самым так рождаются тяжелые хим. элементы.
0

Очень интересно, спасибо. Хабр, который мы скоро потеряем.
Понятно, почему в основном используется вода, но почему керосин? У него есть какие-то плюсы в плане наблюдения нейтрино?

+2
Вода используется в черенковских детекторах, керосин — в сцинтилляционных, в нем растворены сцинтиллирующие и спектросмещающие добавки. Там вообще целая история с выбором растворителя для Баксана — подбирали, чтоб был дешевый и не сильно портил параметры детектора.
0
Спасибо за интересный рассказ! С удовольствием ознакомился.
Интересен один момент, про раковину и водоворот.
Мне видится некоторая натяжка, что ли… про завихрения и т.д.
Мне представлялось, что если более холодная оболочка внезапно обрушивается на раскаленное ядро, происходит нечто подобное выплескивании воды на раскаленную сковородку. Вот там и бурное выделение энергии и реакции и все такое.
Поправьте кто, если есть свое мнение.
Спасибо!

+1
Выплескивание воды на сковородку — это изначально дико нестабильный процесс.
Горение же звезды — плюс-минус стабильно. Оболочка давит на ядро, ядро ярко светит — все находится в равновесии. Как только пропадает давление ядра, оболочка начинает равномерно валиться на ядро. И, по идее, может равномерно в него упасть.
Но этот процесс очень неустойчив, малейшее отклонение приводит к разрастающимся колебаниям. Почему я упомянул раковину?
Если взять таз, сделать в середине дырку и лить с краев воду.

Вы получите абсолютно такую же нестабильность, которая вызывает взрыв сверхновой. Уравнения описывающие звуковые волны в коллапсирующей звезде точно такие же, какие будут описывать волны на поверхности вашего таза.
Подробное описание «взрыва сверхновой в чашке с водой»
0
Дык я имел ввиду «явление сковородки» появляется тогда когда происходит взрыв. А горение под давлением это другое.
0
Слишком упрощенная у вас аналогия, и не совсем верно отражают суть процесса. Я например сверхновую II типа представляю как не опытного каратиста, который пытается сломать кирпич либо доску, но не прилагает достаточного количества энергии что бы преодолеть сопротивление материала, а та энергия, которую он приложил возвращается ему назад в виде сломанной, или вывихнутой руки. Только роль сопротивления вещества в случае реальной СНЗ играет кулоновский барьер, вещество из верхних слоев звезды. которое не смогло его преодолеть отскакивает и тем самым порождают второй важнейший эффект СНЗ 2типа — имплозию и это приводит к тому, что оставшееся внутри вещество подвергается еще большему сжатию вплоть до практически полной его нейтронизации(но не будем забывать, что даже нейтронные звезды никогда не являются полностью нейтронными). И тут я не врубаюсь, где вы увидели имплозию на сковородке с водой, или в тазике с дыркой:).
Но теперь, если чисто теоретически представить равномерный обвал звезды без какого либо сопротивления, то даже тогда мы не сможем избежать взрывного сценария, потому как все электрически заряженные частицы из которых состоит звезда будут двигаться по геодезическим в одну точку — центр массы и вопрос их взаимного трения и быстрого выделения энергии в виде тепла и света стает лишь вопросом времени.
0
А я вот не соглашусь с аналогией с каратистом. Потому что есть модели и наблюдения (пока не очень достоверные, но все же), что каратист таким способом таки может продавить доску/кирпич. Усилия те же — результат принципиально другой.
Оболочка в любом случае будет сброшена, вопрос в том взорвется ядро или нет. Почти всю «лишнюю» энергию из ядра унесут нейтрино — в аналогии с тазиком у нас есть дырка посередине, куда утекает энергия. Вопрос в том насколько стабильно коллапсирует ядро (вода стекает к середине тазика). И вот тут оказывается, что нестабильности в ядре описываются очень похоже на нестабильности волн в мелком тазике — просто на уровне математики.
Вода в тазике, естественно, не взорвется, но она чрезвычайно точно имитирует процесс раскачки нестабильности, которая и приводит к взрыву.
0
А вот меня всегда интересовало, почему не пытаются делать резонансные детекторы нейтрино: разгоняем пучек электронов так, чтобы налетающие антинейтрино в сумме давали инвариантную массу 80 GeV и детектируем осколки W-бозона. Я чего-то не понимаю и там есть какие-то принципиальные трудности? Казалось бы, как минимум для высокоэнергетических нейтрино энергия электронов нужна не особо большая.
+2
Для высокоэнергетичных (> 6PeV) тут и ускорителя не надо. IceCube, Antares и Байкал видят этот резонанс и так.
В SuperK ~10^34 ядер и ~10^35 электронов. Ускорители будут выдавать что-то на уровне 10^5 электронов в секунду. Сечение в резонансе вырастет не более, чем на 10 порядков.
Итого, ускоритель будет проигрывать в статистике — там будет меньше событий. Я уж не говорю, что угол обзора пропадет.
+1
Частица, которая гарантированно остановится пролетев километров в свинце — в 10 миллионов раз больше радиуса орбиты Земли

Я понимаю, науч-поп науч-попом, но, наверно, не стоит забывать о базовых понятиях, вот это ваше «гарантированно» совсем странно смотрится. Экспонента до нуля никогда не падает, а всякий процесс, вероятность которого постоянна относительно некоторой переменной (например, во времени), теряет интенсивность как exp(-t) (в случае времени): вы еще напишите, что радиоактивное вещество полностью распадется за два периода полураспада.
Статья любопытная, написана живо, но некоторые недочеты портят впечатление. Кроме этого, еще меня смущает абзац:
Теперь перейдем ко второму способу. Вместо воды можно использовать активное вещество — сцинтиллятор. Эти вещества сами светятся, когда через них проходит заряженная частица. Если набрать большую ванну такое вещества, то получится очень чувствительная установка.

Все бы ничего, звучит складно, только нейтрино электрически нейтральны, а абзац построен в контексте так, что как будто вот напрямую их как заряженные и будут детектировать.
В целом, повторюсь, интересно, но такие фактические нестыковки портят впечатления от собственно стиля изложения, заставляют усомниться в адекватности изложения текста в целом, на них стоит обращать внимание.
+1
Спасибо за отзыв и конструктив!
Балансирование между «науч» и «поп» неизбежно приводит к таким последствиям.
В свою защиту могу сказать, что хотелось передать неподготовленному читателю масштаб картины. Если бы я указал сечение или пробег, не уверен, что большинство даже с техническим образованием сразу бы поняли. Но в общем, справедливо, исправил на пробег.
По поводу второго — тоже добавил уточнение, но мне казалось, что к этому моменту статьи это должно быть уже понятно.
0
А можно ссылку на статью про регистрацию нейтрино от GRB? Какая-то слишком глобальная новость, которая сходу не гуглится.

P.S. Borexino находится не в Альпах, а в Апеннинах (в LNGS — Laboratori Nazionali del Gran Sasso).
0
Научпоп тут
Статья тут

Да, спасибо. Почему-то меня переклинило, что Grand Sasso --> Италия --> Альпы
0
да, спасибо, поправил.
Почему-то думал про AGN, а писал все время про GRB. Был неправ.
-4
Что думают учёные о причине осцилляций — она сугубо внутренняя или совершается под влиянием внешней среды? Если есть строгая периодичность осцилляций, то это, по-моему, указывает на их внутреннюю причину. С другой стороны, рождаются внутри Солнца только электронные нейтрино, а при выходе «на свободу» начинаются их превращения, «растроения», и электронных остаётся только треть (если я правильно понял). Может, на них так влияет преодоление гравитационной ямы, нечто вроде гравитационного покраснения фотонов?
0
А как вообще при таком огромном объёме отфильтровывают фон? Да хотя бы даже загрязнения радиоактивным в-вами?
0
Космические частицы имеют энергию на много порядков больше фона. Очистка элементов детектора от радиоактивных примесей — в Баксане, например. лаборатории забетонированы низкофоновым цементом, а для сверхчувствительных черенковских детекторов используют в ФЭУ безкалиевое стекло (чтоб избавиться от фона создаваемого калием-40). Можно еще делать селекцию частиц по форме импульса светового на сцинтилляторе, или по характеру формирования ливня в детекторе, фильтровать по направлению.
0
Огромные объемы часто заточены под большие энергии и нейтрино извне Солнечной системы. IceCube, Antares — они регистрируют частицы в 10 000 и более раз более энергетичные чем то, что могут дать радиоактивные ядра.
То, что работает с нейтрино от Солнца, атмосферы или из недр Земли — там чистые лаборатории, чистые материалы для детекторов и электроники и тд. Зачастую они перед применением на установке «отлеживаются» в подземных лабах, чтобы почти все, что могло, распалось, а нового ничего сквозь землю не прилетело.
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. , пожалуйста.