Arapuca -enhed til internationalt neutrino -eksperiment er forbedret

En kritisk del af et af de største nylige partikelfysiske eksperimenter blev udviklet i Brasilien. Arapuca er en lysdetektor, der skal installeres i Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), et projekt, der søger at opdage nye egenskaber ved neutrinoer, grundlæggende partikler med meget lille masse, der bevæger sig tæt på lysets hastighed.

X-Arapuca er en forbedret version af lysdetektoren udviklet af professorer Ettore Segreto fra Gleb Wataghin Physics Institute ved University of Campinas (UNICAMP), og Ana Amélia Bergamini Machado, samarbejdende forsker fra samme institution. Enheden var genstand for den session, der blev givet på første dag i FAPESP Week London, en begivenhed, der finder sted 11-12 februar, 2019.

Detektoren installeres i DUNE, som forventes at begynde byggeriet i USA i 2021. DUNE bliver udstyret med to enorme detektorer. Den første vil være tæt på kilden ved Fermi National Laboratory (Fermilab) i Batavia, Illinois. Laboratoriets partikelaccelerator vil producere en kraftig neutrino -stråle. Den stråle vil rejse til den anden, meget større detektor, 1, 300 km væk, ved Sanford Underground Research Facility i South Dakota, holder 70, 000 tons flydende argon og placeret 1,5 km under jorden. Siden vil også indeholde 60, 000 X-Arapuca-detektorer, der er ansvarlige for at detektere lyset fra strålen. Hver X-Arapuca måler 10 gange otte centimeter.

Hele systemet bliver testet i mindre skala - ProtoDUNE - i drift siden september 2018 ved European Organization for Nuclear Research (CERN) på grænsen mellem Frankrig og Schweiz.

"Dette er den seneste udvikling af Arapuca. Den giver endnu større effektivitet baseret på samme princip, mens der indføres mindre ændringer. Vi kører testene hos UNICAMP, og detektoren ser ud til at være meget god. Ud over det, konstruktion er enklere, "Sagde Segreto.

En af ændringerne var inkluderingen af ​​et styrelys - en enhed lavet af et materiale, der mere effektivt fanger fotoner inde i detektoren. Det er lettere at måle lysets egenskaber ved at fange mere af det. "Ideen med disse større detektorer er at lede endnu flere fotoner til de aktive detektorer, siliciumsensorer, der er meget mindre, "Sagde Segreto.

Disse små sensorer forventes at være de eneste dele af X-Arapuca, der ikke bliver lavet i Brasilien. "Ideen er, at alle de andre komponenter vil blive fremstillet i landet, ligesom enhedens samling, sagde forskeren, hvem vil lede hele lysdetekteringsdelen af ​​eksperimentet.

Lyset vil blive frembragt, når neutrino -strålen når argonvæsken i DUNEs hoveddetektor og producerer scintillation. Blandt de faktorer, der påvirkede valget af flydende argon, er dets scintillationskapacitet, som er meget større end vandet, der blev brugt i andre forsøg som Japans Super-Kamiokande. Argon vil blive fordelt i fire moduler, hver holder argon opbevaret i flydende tilstand ved afkøling til -184 ° C. Flydende argon vil også gøre det muligt at opnå 3D -billeder af interaktionerne med en hidtil uset mængde detaljer og præcision.

Eksperimentet forventes at give svar om, hvordan universet blev dannet, undersøge sådanne mysterier som "ladning-paritets symmetri krænkelse af leptoner, " hvilken, lige efter Big Bang, ville have produceret et lille overskud af stof i forhold til antistof. Dette overskud udgør det univers, vi kender.

Stefan Söldner-Rembold, en professor ved University of Manchester og en af ​​talerne ved arrangementet, roste Brasiliens deltagelse i forsøget. Forskeren talte på vegne af UK's deltagelse i konsortiet. "En af de udfordringer, vi har med denne type aftaler, er, hvordan de forskellige finansieringsorganer fra andre lande bidrager med ressourcer. Den, der stiller pengene op, vil have dem brugt, og ekspertisen udviklet, lokalt. Ideen er, at Brasilien ikke bare bidrager med midler, men at detektorerne bliver bygget i landet og installeret i DUNE ved brug af brasiliansk knowhow. Dette er normalt svært at gøre, men vi kommer til at klare det i dette tilfælde, "sagde forskeren.