Útskýrt: Hvað er sjónauki að gera inni í dýpsta stöðuvatni heims?

Baikal-GVD er einn af þremur stærstu nifteindaskynjarum í heimi ásamt IceCube á suðurpólnum og ANTARES í Miðjarðarhafi.

Þátttakendur keppa á ísnum á frosnu Baikal-vatni í Baikal íssiglingarbikarnum í Irkutsk svæðinu, Rússlandi 23. mars 2021. (Reuters Mynd: Yuri Novikov)

Seint í síðustu viku, rússneskir vísindamenn skotið á loft einn stærsta neðansjávarsjónauka heims kallaður Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) í vatni Baikail-vatns, dýpsta stöðuvatns heims í Síberíu.

Smíði þessa sjónauka, sem hófst árið 2016, er knúin áfram af því verkefni að rannsaka ítarlega hinar fáránlegu grundvallaragnir sem kallast neutrinos og hugsanlega ákvarða uppruna þeirra. Að rannsaka þetta mun hjálpa vísindamönnum að skilja uppruna alheimsins þar sem sumar nitrinour mynduðust við Miklahvell, önnur halda áfram að myndast vegna sprengistjörnusprenginga eða vegna kjarnahvarfa í sólinni.

Fréttabréf| Smelltu til að fá bestu útskýringar dagsins í pósthólfið þitt

Baikal-GVD er einn af þremur stærstu nifteindaskynjarum í heimi ásamt IceCube á suðurpólnum og ANTARES í Miðjarðarhafi.

Hvað eru grunnagnir?

Hingað til er skilningurinn sá að alheimurinn sé gerður úr nokkrum grundvallarögnum sem eru óskiptanlegar. Í stórum dráttum er hægt að flokka efnisagnir sem vísindamenn vita um núna í kvarka og leptóna. En þetta á bara við um venjulegt efni eða það efni sem vísindamenn vita að fimm prósent af alheiminum samanstendur af. Í bók sinni We Have No Idea hafa teiknarinn Jorge Cham og agnaeðlisfræðingurinn Daniel Whiteson sagt að þessar agnir séu efni sem er aðeins fimm prósent af alheiminum. Ekki er mikið vitað um 95 prósent alheimsins sem eftir eru, sem er flokkað af höfundum í hulduefni (27 prósent) og hin 68 prósent alheimsins sem vísindamenn hafa ekki hugmynd um ennþá.

En í alheiminum sem vísindamenn vita um hefur könnun á sviði eðlisfræði hingað til leitt til uppgötvunar á yfir 12 slíkum kvarkum og leptónum, en þrír þeirra (róteindir, nifteindir og rafeindir) er það sem allt í heiminum er byggt upp úr . Róteindir (bera jákvæða hleðslu) og nifteindir (engin hleðsla) eru tegundir kvarka, en rafeindir (bera neikvæða hleðslu) eru tegundir leptóna. Þessar þrjár agnir mynda það sem kallað er byggingareining lífsins - atómið. Í mismunandi samsetningum geta þessar agnir myndað mismunandi tegundir atóma, sem aftur mynda sameindir sem mynda allt – allt frá manneskju, til tréstóls, plastplötu, farsíma, hunds, termíts, fjalls, plánetu, vatn, jarðveg og svo framvegis.

Hvers vegna rannsaka vísindamenn grundvallareindir?

Að rannsaka hvað manneskjur og allt í kringum þá samanstendur af gefur vísindamönnum glugga til að skilja alheiminn betri leið, hvernig það er auðvelt að átta sig á því hvað kaka er þegar maður þekkir innihaldsefnin sem hún er samsett úr. Þetta er ein ástæðan fyrir því að vísindamenn eru svo áhugasamir um að rannsaka nifteindir (ekki það sama og nifteindir), sem eru líka tegund af grundvallarögnum. Grundvallaratriði þýðir að nifteindir, eins og rafeindir, róteindir og nifteindir, er ekki hægt að brjóta frekar niður í smærri agnir.

Svo hvar passa neutrinos inn?

Það sem gerir neutrino sérstaklega áhugavert er að þær eru mikið í náttúrunni, þar sem um þúsund trilljónir þeirra fara í gegnum mannslíkamann á hverri sekúndu. Reyndar eru þær næst algengustu agnirnar, á eftir ljóseindum, sem eru ljósagnir. En þó nóg sé af daufkyrningum er ekki auðvelt að veiða þær, þetta er vegna þess að þær bera enga hleðslu, sem leiðir af því að þær hafa ekki samskipti við efni.

Vefsíða sem þróuð var af Fermi National Accelerator Laboratory í Bandaríkjunum segir að neutrinos séu vísbending um nýja eðlisfræði: leiðir til að lýsa heiminum sem við þekkjum ekki ennþá. Þeir gætu líka haft einstaka eiginleika sem myndu hjálpa til við að útskýra hvers vegna alheimurinn er gerður úr efni í stað andefnis. Rétt eins og hægt er að flokka undiratóma agnir hins svokallaða eðlilega efnis í rafeindir, róteindir og nifteindir, þá hafa undiratómaindin sem mynda andefni eiginleika sem eru andstæðir eðlilegu efninu. Þó að það sé vitað að andefni er til, vitum við ekki enn hvers vegna það er til eða hversu ólíkir eiginleikar undiratóma agna þess eru frá eiginleikum venjulegs efnis.

Ein leið til að greina nitrin er í vatni eða ís þar sem nitrino skilja eftir ljósglampa eða loftbólur þegar þær hafa samskipti. Til að fanga þessi merki þurfa vísindamenn að smíða stóra skynjara. Neðansjávarsjónauki eins og GVD er hannaður til að greina háorku nifteindir sem kunna að hafa komið frá kjarna jarðar eða gætu hafa verið framleiddar við kjarnahvörf í sólinni.

Deildu Með Vinum Þínum: