De surrealistische wereld van Neutrino-detectoren | Indrukwekkende beelden.
Opmerking: Dit artikel bevat informatie vertaald uit het Engels die kunnen worden onjuist of fouten bevatten.
Neutrino's zijn een van de fundamentele deeltjes waaruit het universum, maar niet in de manier waarop elektronen, protonen en neutronen zijn. Deze deeltjes zijn zeer klein, bijna massaloos en elektrisch neutraal, zodat ze worden niet beïnvloed door elektromagnetische krachten en zeer zwak met andere deeltjes van aard reageren. Neutrino's worden geproduceerd door het verval van radioactieve elementen in kernreacties zoals in de kern van de zon of exploderende sterren. Zodra geboren, reizen zij in rechte lijnen op de snelheid van het licht door vaste materie bijna volledig ongehinderd. Hoewel klein, ze dragen een kolossale hoeveelheid energie — sommige van deze dragen evenveel energie als een goed tennis bal. Een ring van magneten op te sporen deze deeltjes met behulp van de dezelfde technologie die zij bij de Large Hadron Collider in Zwitserland gebruiken, zou een van de grootte van de omloopbaan rond de zon vereisen.Neutrino-detectoren gebruiken daarom volledig verschillende soort van wetenschap en technologie. Sommige detectoren gebruiken grote tanks gevuld met water en omgeven door fotomultiplicator buizen die voor straling kijken wanneer een inkomende neutrino een elektron of een muon in het water maakt. Andere detectoren hebben tanks gevuld met chloor of gallium of andere vloeistoffen. Neutrino-detectoren zijn vaak underground, om te isoleren van de detector van kosmische stralen en andere achtergrondstraling gebouwd.
Super-Kamiokande
Technici onderzoek instrumenten in de tank van de Super-Kamiokande half gevuld in een roeiboot. Photo credit
De Super-Kamiokande neutrino detector is gelegen op 1000 meter onder Mount Kamioka in de buurt van de stad van Hida, in Japan. De detector bestaat uit een cilindrische roestvast stalen tank 41 meter door 39 meter houden 50.000 ton van ultra zuiver water en omgeven door meer dan 11.000 fotomultiplicator buizen (bet). Het is een van de grootste detector in zijn soort.
Wanneer een passerende neutrino met de elektronen of kernen van water communiceert, kan het produceren een geladen deeltje dat sneller dan de snelheid van het licht in water beweegt. Dit creëert een kegel van lichte bekend als Tsjerenkov-effect, die het optische equivalent van een sonic boom is. Het Tsjerenkov licht is als een ring geprojecteerd op de muur van de detector en opgenomen door de PMTs. met behulp van de wetenschappers van deze gegevens kunt bepalen de richting van de bron en de smaak van de binnenkomende neutrino.
Foto krediet
Foto krediet
Foto krediet
Foto krediet
Foto krediet
Foto krediet
Vloeibare Scintillator Neutrino Detector
De vloeibare Scintillator Neutrino Detector (LSND) bij het Los Alamos National Laboratory geëxploiteerd tussen 1993 en 1998. De detector bestond uit een tank gevuld met 167 ton (50.000 gallons) van minerale olie gemengd met een organische scintillator materiaal, en was uitgerust met 1220 fotomultiplicator buizen. De resultaten van de LSND, echter, waren controversieel en werden weerlegd door later tests door andere laboratoria.
Foto krediet
MiniBooNE
MiniBooNE detector bij Fermilab werd ontworpen om ondubbelzinnig controleren of weerleggen het omstreden resultaat van LSND in een gecontroleerde omgeving. De detector is een 40-voet (12-meter) diameter bol gevuld met 800 ton van minerale olie en bekleed met 1520 fotomultiplicator buizen. De detector ziet één neutrino botsing elke 20 seconden, ten bedrage van ongeveer 1 miljoen neutrino evenementen per jaar.
Foto krediet
Borexino
Borexino is dat een experiment van de deeltjesfysica gelegen bijna een mijl onder de oppervlakte van de berg van de Gran Sasso ongeveer 60 mijl buiten Rome. De detector is een 59-voet stalen bol gevuld met een vloeibare scintillator. Het primaire doel van het experiment is dat een nauwkeurige meting van de beryllium-7 neutrino flux vanaf de zon en vergelijken met de voorspelling standaard zonne-model. Dit zal toestaan dat wetenschappers om verder te begrijpen de kernfusie processen die plaats de kern van de zon en zal ook helpen bepalen van eigenschappen van neutrino oscillaties.
De Borexino detector met innerlijke gebied van scintillator, buffer bol en detectoren. Photo credit
De buitenkant van de neutrino detector 59-voet stalen bol. Photo credit
Het interieur van de detector van Borexino. Photo credit
Sudbury Neutrino Observatory
Het Sudbury Neutrino Observatory is ligt op 2100 meter ondergrondse in de Vale Inco Creighton mijn in Sudbury, Ontario, Canada. De SNO detector doelstelling bestond van 1.000 ton zwaar water vervat in een 6-meter-radius acryl vaartuig. De detector holte buiten het schip was gevuld met normaal water te worden beide drijfvermogen voorzien in het vaartuig en de bescherming tegen straling. Het water heavy werd bekeken door ongeveer 9.600 fotomultiplicator buizen. De holte huisvesting van de detector is naar verluidt de grootste door de mens veroorzaakte ondergrondse holte in de wereld.
Foto krediet
IceCube Neutrino Observatory
De IceCube Neutrino Observatory is gelegen op het Amundsen-Scott South Pole Station in Antarctica. Het bestaan van duizenden sensoren verdeeld over een kubieke kilometer van volume onder het Antarctische ijs. Elke sensor, een bolvormige glas globe genoemd digitale optische Modules (DOMs), bestaat uit een fotomultiplicator en een computer, en is geschorst door "strings" in gaten geboord in het ijs op een diepte variërend van 1,450 tot 2.450 meter. De IceCube Neutrino Observatory is de grootste neutrino telescoop in de wereld.
Foto krediet
Een digitale optische Module (DOM). Photo credit
Een digitale optische Module (DOM) wordt verlaagd in een 2.500 meter-diep gat in het ijs. Photo credit
Foto krediet
KamLAND Detector
De Kamioka vloeibare Scintillator Antineutrino Detector (KamLAND) is een experimentele apparaat dat werd gebouwd aan het Kamioka observatorium, een ondergrondse neutrino detectie faciliteit in de buurt van Toyama, Japan. Het doel is om op te sporen elektron-antineutrino uitgestoten door de 53, Japanse commerciële kernreactoren die de detector omringen.De buitenste laag van de detector van de KamLAND bestaat uit een 18 meter diameter roestvrij staal insluiting vaartuig met een binnenvoering van 1,879 foto-multiplier buizen, elke 50 centimeter in diameter. De tweede, innerlijke laag bestaat uit een 13 m diameter nylon ballon gevuld met een vloeibare scintillator samengesteld van 1.000 ton van minerale olie, benzeen en fluorescerende chemicaliën.
Foto krediet
Daya Bay Reactor Neutrino Experiment
Het Daya Bay Reactor Neutrino Experiment is gelegen op Daya Bay, ongeveer 52 kilometer ten noordoosten van Hong Kong, in China. Het experiment bestaat uit acht antineutrino detectoren, geclusterd in drie locaties binnen 1.9 km van zes kernreactoren. Elke detector bestaat uit 20 ton vloeibare scintillator omringd door fotomultiplicator buizen en afscherming.De ingewanden van elke detector cilindrische antineutrino bestaan uit een transparant acryl vaartuig binnen een andere één genest, zowel van welke sit binnen een derde schip gemaakt van roestvrij staal. Dit is gevuld met duidelijke vloeibare scintillator.
Photo credit: Roy Kaltschmidt, LBNL