대형 강입자 충돌기는 중성미자를 제외한 모든 알려진 입자를 탐지하는 데 사용되었습니다. 지금까지

중성미자는 모든 물리학에서 가장 수수께끼 같은 입자 중 하나입니다. 중성 전하와 0에 가까운 질량을 지닌 중성미자는 다른 물질과 거의 상호 작용하지 않으므로 관찰하기가 매우 어렵습니다. 과학자들은 세 가지 중성미자 유형(전자, 뮤온 및 타우 입자)을 식별하는 것을 포함하여 여전히 이에 대해 많은 것을 배웠지만 이를 관찰하는 것은 완전히 다른 문제입니다. 중성미자는 첨단 장비를 사용하여 검출되었지만 물리학자들은 입자 충돌기 내에서 중성미자를 관찰함으로써 중성미자를 더 잘 이해할 수 있기를 바랐습니다.

그 결과는 대성공이었습니다. 지금까지 수행된 어떤 실험에서도 볼 수 없는 중성미자를 발견한 실험이었습니다.

이제 서로 다른 두 연구소의 과학자들 덕분에 충돌기에서 중성미자가 발견되었습니다. 물리학의 세계는 결코 예전과 같지 않을 것입니다.

이 목표를 달성하기 위해 FASER(Forward Search Experiment) 및 SND(Scattering and Neutrino Detector)@LHC의 연구원들은 세계 최대이자 최고 에너지 입자 충돌기이기도 한 스위스 기계인 LHC(Large Hadron Collider)를 활용했습니다. 그것은 본질적으로 둘레 27km(17마일)의 터널에 지어진 거대한 고리로 존재합니다. 충돌기에서 중성미자를 탐지하는 것은 학술적인 종달새처럼 들릴 수도 있지만, 그렇게 한 과학자들은 이 과정을 통해 우주의 원자 구조에 대해 많은 것을 배울 수 있다고 믿었습니다.

관련된

SND@LHC 협업의 일원인 Cristovao Vilela는 "중성미자는 LHC와 같은 양성자 충돌기에서 매우 풍부하게 생산됩니다"라고 Phys.org에 말했습니다. "그러나 지금까지 이러한 중성미자는 직접적으로 관찰된 적이 없습니다. 중성미자와 다른 입자의 매우 약한 상호 작용으로 인해 검출이 매우 어려워지고 이로 인해 입자 물리학의 표준 모델에서 가장 잘 연구되지 않은 입자입니다."

FASER는 가장 높은 에너지의 중성미자가 통과하는 방식으로 입자 빔 선을 따라 검출기를 배열하여 중성미자를 검출했습니다. FASER 팀은 두께가 각각 0.044인치인 730장의 텅스텐 시트를 사용하여 충돌하는 입자의 궤적을 추적했습니다. 이를 통해 그들은 "매우 작고 저렴한" 검출기를 사용하여 153개의 중성미자 현상을 찾을 수 있었습니다.

마찬가지로, SND@LHC는 탐지기를 한쪽에 배치한 후 추가로 8개의 중성미자 현상을 보여주었다고 보고했습니다. FASER 팀과 마찬가지로 이 팀도 비중성미자 입자의 대부분이 통과하지 못하도록 수백 미터의 암석과 콘크리트에 탐지기를 보호했습니다.

그 결과는 대성공이었습니다. 지금까지 수행된 어떤 실험에서도 볼 수 없는 중성미자를 발견한 실험이었습니다.

"이전에는 입자 물리학이 톱 쿼크나 힉스 보존과 같은 무거운 입자를 연구하는 데 필요한 고에너지 실험과 중성미자를 연구하는 데 필요한 고강도 실험의 두 부분으로 나누어져 있다고 생각되었습니다."라고 Jonathan Lee Feng은 말했습니다. FASER Collaboration의 공동 대변인은 Phys.org에 말했습니다. "이 연구는 고에너지 실험이 중성미자도 연구할 수 있다는 것을 보여주었고, 따라서 고에너지와 고강도의 개척지를 하나로 모았습니다."

"입자 충돌기는 50년 넘게 존재해 왔으며 중성미자를 제외한 알려진 모든 입자를 감지했습니다."라고 그는 덧붙였습니다.

받은편지함에서 더 많은 건강 및 과학 관련 기사를 원하시나요? Salon의 주간 뉴스레터 The Vulgar Scientist를 구독하세요.

매 순간 약 100조 개의 중성미자가 인체를 통과하여 인체를 무사히 남겨둡니다.

중성미자의 존재는 1930년대에 처음으로 가설이 세워졌습니다. 핵무기 개발에 종사하는 과학자들이 종종 핵반응이 이전 입자보다 적은 에너지를 전달하는 것처럼 보인다는 사실을 발견한 이후였습니다. 에너지는 생성되거나 파괴될 수 없다는 보존 법칙을 고려하면, 손실된 에너지의 원인이 되는 아원자 입자에 대해 인간이 아직 알지 못했다는 것은 당연한 일입니다.

1956년 물리학자 Frederick Raines와 Clyde Cowan은 중성미자의 존재를 확인한 연구팀을 이끌었습니다. 그 이후로 중성미자는 태양, 초신성, 심지어 우주선과 대기권 상층부 사이의 상호작용에서도 발견되었습니다. 그러나 과학자들이 질량이 거의 없고 다른 물질과 상호 작용하지 않는 입자를 사용하여 실험을 수행하는 것은 여전히 ​​매우 어렵습니다. 이것이 바로 LHC 실험이 획기적인 이유입니다.