211service.com
Ne jūsų standartinio modelio fizikas
Profesorė Janet Conrad siekia surasti nepagaunamą vaiduoklio dalelę ir pakreipti fiziką ant galvos. 2018 m. spalio 23 d
Janet Conrad nuotraukos iliustracija Originali Cassandra Klos nuotrauka
2005 m. vasarą per pokylių vakarienę, kuri buvo surengta Švedijos pilyje kai kuriems žymiems pasaulio fizikams, Janet Conrad lažinosi.
Per daugybę kursų ir daug vyno, Konradas, tuometis Kolumbijos universiteto fizikos profesorius, žaismingai šmaikštavo su Nobelio premijos laureatu ir MIT fiziku Franku Wilczeku dėl Higso bozono, pagrindinės dalelės, kuri, kaip buvo numatyta standartiniame fizikos modelyje, buvo numatyta, bet išvengė visko. bandymai aptikti. Higgso radimas būtų labai svarbus norint išspręsti paslaptį, kaip dalelės įgyja masę.
Fizikai, tikėję pastebėti nepagaunamą dalelę, tikėjosi į Didįjį hadronų greitintuvą, galingiausią pasaulyje dalelių greitintuvą, kuris tada buvo statomas urviniuose tuneliuose netoli Šveicarijos Alpių. LHC buvo sukurtas sudaužyti protonų ir sunkiųjų jonų pluoštus artimu šviesos greičiu. Po to fizikai tikėjosi pamatyti Higso bozono požymius ir kitus naujus fizinius reiškinius.
Konradas, save pripažinęs priešininkas, uždavė priešingą klausimą: kas būtų, jei LHC neaptiktų Higgso? Ji turėjo pagrindo manyti, kad nors dalelė turėtų egzistuoti, ji egzistuos energijos diapazone, kurio detektorius negalės paimti. Po energingų diskusijų buvo atliktas lažybos, užrašytas bloknote: Higgso atradimas būtų palankus Wilczekui, o joks aptikimas nepateisintų Konrado. Stalai: šokoladinės Nobelio medalio kopijos, kurias galima įsigyti tik Nobelio muziejuje Švedijoje.
2012 m. liepos 4 d. Konradas pralaimėjo, kai fizikai pranešė, kad LHC aptiko naują dalelę, panašią į ilgai ieškotą Higso bozoną – atradimą, kuris nuskambėjo visame fizikos pasaulyje. Kai pasklido naujienos, Konradas buvo Fermi nacionalinėje greitintuvo laboratorijoje už Čikagos, eksperimento metu. Ji pasikvietė draugą iš Stokholmo universiteto, kad nupirktų šokoladinių saldainių, kuriuos į Niujorką atgabeno atvykęs fizikas iš Kolumbijos universiteto, o paskui į Čikagą postdoc, vykstantis į Fermilabą. Tada Konradas nuskraidino juos atgal į Kembridžą pakeliui į konferenciją, palikdamas 10 nesugadintų, neištirpusių šokoladinių Nobelių savo seseriai, kuri juos pristatė į Wilczek MIT biurą.
The Niujorko laikas lažybos buvo pavaizduotos nedideliu užrašu, kartu su animaciniu filmu, vaizduojančiu bizantišką kompromisą, kurio įrėminta kopija kabo ant Konrado MIT biuro sienos. Ji lažinosi, kad Higgsai neegzistuotų tose energijose, kurias galėtų ištirti LHC, nes, mano nuomone, tai buvo daug geriau nei [ten] egzistuojantys Higsai.
Kitaip tariant, neradus Higso bozono ten, kur tiek fizikų tikėjosi, kad jis bus, būtų atskleidęs seisminį įtrūkimą standartiniame modelyje – teorija, kuria fizikų bendruomenė rėmėsi dešimtmečius, apibūdindama pagrindines visatos jėgas ir daleles. Toks teorinis sukrėtimas būtų atskleidęs naujų fizinių nežinomųjų pasaulį.
Cassandra Klos; Laura Dillon šukuosena ir makiažas
Tai dalelė, kurios asmenybė man patinka; tai labai nepriklausoma dalelė.
Nemanau, kad mūsų standartinis modelis turi daug prasmės, sako Conradas. Jis tikrai puikiai dera: galite paimti jo dalis ir nuspėti kitas dalis, o tai yra tikrai įspūdingas dalykas. Ir vis dėlto… [tai apima] vertybes, kurių negalime paaiškinti. Esu įsitikinęs, kad tai ne visa istorija. Ir man tikrai įdomu pasižvalgyti, kad išsiaiškinčiau, kokia yra visa istorija.
Konradas, kuris 2008 m. įstojo į MIT fizikos fakultetą, praleido savo karjerą ieškodamas neįprastų eksperimentų rezultatų, kuriuos kiti atmetė arba neabejotinai pripažino faktu. Man įtikinamiausias dalykas yra tada, kai eksperimentas pamatė ką nors įdomaus ir noriu išsiaiškinti: ar jie padarė klaidą, ar gamta iš tikrųjų mums sako kažką naujo? ji sako. Tai man yra smagiausia.
Tas susižavėjimas anomalijomis paskatino ją paieškoti dalelės, kuri yra daug sudėtingesnė nei Higso bozonas. Ir jei ji jį suras, ji iš tikrųjų apvers standartinį fizikos modelį.
Neutrinų medžiotojas
Dešimtojo dešimtmečio viduryje Los Alamos nacionalinės laboratorijos Naujojoje Meksikoje fizikai pranešė apie netikėtą ir vis dar prieštaringą signalą skysčio scintiliatoriaus neutrinų detektoriuje (LSND). Detektorius iš esmės yra skirtas skaičiuoti neutrinus – be galo mažas, beveik neaptinkamas daleles, kurios, kaip manoma, milijardu su vienu viršija visas įprastų visatos materijos dalelių, tokių kaip elektronai ir neutronai, skaičių. Nepaisant jų paplitimo, neutrinai dažnai vadinami vaiduokliškais, nes juos velniškai sunku išmatuoti: be to, kad jie yra labai maži, jie neturi jokio krūvio, todėl labai retai sąveikauja su įprasta medžiaga ir gali prasiskverbti pro kiekvieną mūsų kūno ląstelę – net per tūkstančius tonų. iš granito ir plieno – nesubraižydami nė vienos molekulės.
LSND sudaro maždaug miesto autobuso dydžio bakas, pripildytas mineralinės alyvos ir skirtas priimti neutrinų spindulį iš netoliese esančio greitintuvo. Baką iškloję šviesos detektoriai registruoja mažyčius blyksnius, kuriuos sukelia įeinantys neutrinai, sudaužyti į anglies branduolius aliejuje, kuri yra natūralus scintiliatorius, tai yra, jis tampa liuminescencinis, kai sužadinamas jonizuojančiosios spinduliuotės. Sąveikos modelis ir laikas gali pasakyti mokslininkams kažką apie neutrinų, kurie tekėjo per baką, tipą.
Pagal standartinį modelį, neutrinai turėtų būti trijų atmainų arba skonių – elektronų neutrino, miuono neutrino ir tau neutrino. Tačiau 1994 m. fizikai pranešė, kad LSND suskaičiavo daugiau elektronų neutrinų, nei buvo prognozuota. Fizikai pateikė šokiruojančią teoriją: tai gali būti paaiškinta visiškai naujos dalelės – sterilaus neutrino, kuris sąveikauja tik su gravitacija, o visiškai ne su įprasta medžiaga, egzistavimu.
Rezultatai buvo sutikti labai skeptiškai. Jei sterilus neutrinas egzistuotų, tai rodytų reiškinį, kurio standartinis modelis negali paaiškinti. Tai taip pat galėtų padėti paaiškinti tamsiąją materiją, kuri sudaro apie trečdalį visatos medžiagos, bet neskleidžia ir neatspindi šviesos. Nors kiti rezultatus įvertino kaip gedimą, kuris turi turėti tam tikrą racionalų paaiškinimą, atitinkantį nustatytas fizikos taisykles, Konradas pasinaudojo šia anomalija kaip galimybe.
Netrukus prieš tai ji buvo baigusi aukštosios energijos fizikos studijas Harvardo universitete. Dauguma visų, kuriuos ji pažinojo savo srityje, nusprendė prisijungti prie didelio mokslininkų, dirbančių su dalelių greitintuvais, bendradarbiavimo ir ieškoti aukščiausio kvarko – masyviausios iš visų elementariųjų dalelių, numatytų standartiniu modeliu, bet dar nebuvo aptiktos. Konradas, eidamas prieš srovę, nusprendė smogti ieškoti sterilaus neutrino, 1993 m. pradėdamas doktorantūros studijas Kolumbijos universitete.
Prisimenu, kai priėmiau tokį sprendimą ir kolega pasakė: „Džaneta, tu per gera, kad tai darytum“, – sako Conradas. Bet tai dalelė, kurios asmenybė man patinka; tai labai nepriklausoma dalelė.
1995 m. Konradas įstojo į Kolumbijos fizikos fakultetą ir pradėjo kurti savo tyrimų grupę. Ji taip pat pasėjo sėklas naujam dalelių detektoriui, specialiai sukurtam įrodyti arba paneigti LSND rezultatus: Mini Booster Neutrino Experiment arba MiniBooNE. Jos idėja buvo nusiųsti neutrinų pluoštus 500 metrų tuneliu į didžiulį sferinį maždaug 12 metrų skersmens baką, išklotą 1200 šviesos jutiklių ir užpildytą 800 tonų mineralinės alyvos. Nors retai sąveikauja su kitomis medžiagomis, neutrinai, kurie susidūrė su anglies atomu mineralinėje alyvoje, paliks energijos pėdsakus, todėl būtų galima atpažinti jų skonį. Iš tikrųjų žinoma, kad neutrinai judėdami erdvėje svyruoja nuo vieno skonio prie kito, tačiau tol, kol jie svyruoja tarp trijų standartinių skonių, bendras skaičius turėtų išlikti stabilus. Bendros vertės sumažėjimas leistų manyti, kad kai kurie iš jų virto steriliais neutrinais, kuriuos aptikti dar sunkiau; padidėjus bendram kiekiui, galima teigti, kad kai kurie sterilūs neutrinai transformavosi į kitus skonius. Skaičiuodami MiniBooNE neutrinų, aptiktų esant didelei energijai, tipą ir skaičių, Conrad ir jos komanda galėjo ieškoti kokių nors keistų, nenuspėjamų pertekliaus požymių, atitinkančių LSND rezultatus esant žemai energijai.
Conradas užsitikrino finansavimą detektoriui pastatyti Fermilab mieste, kur Booster – dalelių greitintuvas, kurio perimetras yra 474 metrai – sukurs analizuojamus neutrinus. 2007 m. ji ir besiplečiantis MiniBooNE bendradarbiavimas pranešė apie savo pirmuosius rezultatus: neatrodė, kad elektronų neutrinų perteklius būtų bent jau dideliuose energijos diapazonuose, kuriuos numatė LSND esant žemiems energijos diapazonams. Atrodė, kad šie pirminiai rezultatai paneigė ketvirtojo sterilaus neutrino egzistavimą. Tačiau „MiniBooNE“ užfiksavo paslaptingą elektronų neutrinų perteklių esant žemesnei energijai – šio atradimo tyrėjai negalėjo paaiškinti.
Kasandra Klos
Sterilaus neutrino medžioklė toli gražu nesibaigė, nes keli eksperimentai davė prieštaringų rezultatų. Vienas iš šių rezultatų šaltinių yra IceCube Neutrino observatorija, įsikūrusi Amundsen-Scott Pietų ašigalio stotyje. „IceCube“ sudaro daugiau nei 5000 šviesos jutiklių, pakabintų ant vertikalių stygų, nusidriekusių daugiau nei 2450 metrų į Antarkties ledą. Detektorius skirtas paimti neutrinų pėdsakus, kilusius ne iš Žemės greitintuvų, o iš ekstremalių kosmoso šaltinių, tokių kaip sprogstančių žvaigždžių branduoliai ir aktyvių galaktikų centrai. Kai jie praeina per ledą, jie gamina miuonus, elektra įkrautas antrines daleles, kurios skleidžia šviesą. Analizuodami IceCube jutiklių gautą šviesą, mokslininkai gali suskaičiuoti neutrinus ir nustatyti kampą, kuriuo jie kerta ledą. Conradas yra tarp 300 mokslininkų, kurie per detektorių tekančias daleles ieško sterilių neutrinų požymių ir kitų su neutrinais susijusių reiškinių. (Pavyzdžiui, 2017 m. rugsėjo mėn. jie atsekė didelės energijos kosminį neutriną iki jo šaltinio – blazaro, esančio maždaug už 3,7 mlrd. šviesmečių.)
2016 m. „IceCube“ sterilaus neutrino ieškojo tuščiai: mokslininkai nerado dalelės ženklų tarp 100 000 detektoriaus užfiksuotų neutrinų įvykių. Jie padarė išvadą su 99 procentų tikrumu, kad dalelė neegzistuoja tame diapazone, kurį jie galėtų ištirti.
Ir vis dėlto vis dar yra tikimybė, kad ji ten yra. Birželio mėnesį Conrad ir jos MiniBooNE kolegos paskelbė, kad eksperimento metu vėl buvo aptiktas elektroninių neutrinų perteklius žemos energijos diapazone, ir šį kartą buvo aišku, kad rezultatai buvo ne statistinis posūkis, o tikėtinas ženklas, kad kažkas yra už trijų pagrindinių neutrinų. skoniai.
Pasiūlius įrodymų, kad yra sterilių neutrinų, ji įdėjo bombą į temą, o dabar turėsime pamatyti, ar ji sprogs, sako Wilczek. Jei jos nurodymas pasitvirtins, tai sujauks kai kurias mūsų idėjas, kaip pasiekti vieningą pagrindinių jėgų teoriją. Tai reikš, kad nesame taip arti problemos sprendimo, kaip kai kurie iš mūsų galvoja.
Tai nėra sterilus neutrinas, kurio mes ieškojome, bet jis vis tiek gali būti toks, apie naujus rezultatus sako Conradas. Ir tai aiškus ženklas, kad oho, mes to nesuprantame, o tai yra linksma ir varginanti vieta.
Konradas ir jos grupė vadovauja besiplečiančiai medžioklei. Mes tikrai buvome tolimiausiuose pasienio ruožuose, sako ji. Niekas mumis nerūpėjo; buvome savo kampe. Kadangi mes ir kiti eksperimentai surinkome daugiau duomenų ir atsiranda daugiau signalų, kurie, atrodo, gali būti papildomas neutrinas, žmonės daug labiau susidomėjo.
Dalelių greitintuvų permąstymas
Netrukus po to, kai MiniBooNE paskelbė savo pirmuosius rezultatus 2007 m., Conradas paliko Kolumbijos universitetą ir prisijungė prie MIT fakulteto.
Retkarčiais keisti darbą nėra blogai, bet paprastai to nedaro nuolatiniai dėstytojai, sako ji. Tačiau dalis priežasčių, kodėl žmonės keičia darbą, yra ta, kad tai suteikia jiems naujų kūrybinių įžvalgų. Ir man tikrai taip nutiko.
MIT fizikos skyriuje Konradas rado daugybę teorinių ir eksperimentinių idėjų. Kai ji persikėlė į savo biurą pagrindiniame MIT Branduolinių mokslų laboratorijos koridoriuje, ji pradėjo kurti kambario dydžio dalelių greitintuvą.
Neutrinų eksperimentams visada reikėjo didžiulių greitintuvų, kad protonų žirginimas būtų artimas šviesos greičiui, todėl dalelės gali pagaminti pakankamai neutrinų detektoriams, tokiems kaip MiniBooNE, analizuoti. Neutrinų eksperimentai ir apskritai dalelių fizika iš esmės tapo vis didesni ir didesni, sako Conradas. Mes naudojame tą pačią technologiją, kurią jau turime, ir tik plečiame ir dauginame.
Užuot eidamas toliau ta kryptimi, Conradas nusprendė ieškoti būdų, kaip sukurti dalelių greitintuvą, kuris būtų toks pat galingas, kaip ir kelių kilometrų erdvės dalis. Ji svarstė, kad mažesni greitintuvai gali būti pastatyti nebrangiai ir pastatyti šalia bet kokio didelio neutrinų detektoriaus, ar prerijos viduryje, pavyzdžiui, Fermilab, ar giliai po kalnais.
Dizainas pradėjo formuotis po to, kai ji dalyvavo pokalbyje apie ciklotronus – kambario dydžio aparatus, kurie magnetiniu lauku išmeta įkrautas daleles iš centro ir pagreitina jas radijo dažnio bangomis, panašiai kaip banglentininkai važiuoja vandenyno bangomis.
Tai tikra MIT istorija ta prasme, kad aš sėdėjau čia ir dirbau toli, turėjau per daug ką veikti, o kažkas pasakė: „Ar nori eiti pasiklausyti apie šį naują ciklotroną?“ – prisimena Conradas. Taigi aš nuėjau, sėdėjau kalbėdamas ir tariau: „Tai mano svajonių greitintuvas“.
Nuo 1930-ųjų ciklotronai buvo naudojami protonų pluoštams gaminti branduolinės fizikos eksperimentams. Tačiau protonų, kuriuos jie galėjo pagreitinti, skaičius buvo ribotas, o atsiradus didesniems, galingesniems greitintuvams, ciklotronai buvo pakeisti protonų pluoštams, skirtiems vėžiniams navikams naikinti. Konradas ieškojo būdų, kaip padidinti protonų skaičių, kurį gali pagreitinti ciklotronas, ir rado tirpalą vandenilio molekulėje H2+, kuris yra pagamintas iš dviejų protonų, kuriuos kartu laiko elektronas. Jei šios vandenilio molekulės būtų pumpuojamos į ciklotroną, jų elektronai iš esmės nuskristų, palikdami po du protonus kiekvienai molekulei, o tai reiškia, kad jų būtų dvigubai daugiau, kad susidarytų neutrinai ir kitos egzotiškos dalelės.
Šiuo metu ji ir jos studentai MIT stato ciklotronų greitintuvą, kurį ji pavadino IsoDAR, skirtą izotopų skilimui ramybės būsenoje – procesui, kurio metu ciklotrono protonai suirtų į neutrinus. Tikimasi, kad kai bus pastatytas – idealiu atveju iki 2022 m., jei viskas bus gerai, mini greitintuvas tilps į erdvios svetainės dydžio plotą. Ji taip pat tikisi sukurti šiek tiek didesnę, galingesnę „Daedalus“ versiją, kuri vis tiek būtų tiek pat, kiek dabartiniai neutrinus generuojantys greitintuvai – tokio dydžio, kuris lengvai tilptų į MIT kupolą. Jei šie maži greitintuvai būtų pastatyti šalia kai kurių jautriausių pasaulyje detektorių, Konrado nuomone, jie galėtų labai paspartinti sterilaus neutrino paieškas.
Jos teigimu, jie gali eiti toliau tirdami sterilių neutrinų erdvę, palyginti su bet kuriuo kitu šiandienos eksperimentu. Kad galėtume tai padaryti, mes stengiamės mąstyti visiškai kitaip.
Nepriklausoma serija
Konradas pirmasis prisipažins, kad ji nėra jūsų vidutinė dalelių fizikė. Ypač savo karjeros pradžioje ji buvo viena iš nedaugelio moterų, dalyvaujančių seminaruose ir konferencijose.
Nebūčiau šioje srityje, jei kai kuriose vietose nebūčiau vienintelė moteris, sako ji. Yra tam tikras pranašumas būti moterimi ta prasme, kad akivaizdžiai jau esi kitokia. Jūs nesate standartinio modelio fizikas.
Tai ypač pastebima Konrado pokalbiuose susitikimuose ir konferencijose, kur ji dažnai su džiaugsmu priskirs asmenybes tam tikroms elementarioms dalelėms, lygindama kvarkus – kurie gali būti tokie garsūs, kad užgožia bet kokį kitą dalelių signalą – su merginomis ir tyliu, nuolatiniu neutrino kaimynei merginai.
Lindley Winslow, MIT fizikos profesoriaus asistentas, prisimena, kad pirmą kartą matė Conradą kalbant, kai ji dalyvavo metiniame fizikos susirinkime būdama kolegijos jaunesnioji. Tai buvo tikrai įkvepianti pamatyti, prisimena Winslow. Tai ne tik moteris kalbėjo, bet ir galėjo būti miela. Ir jai su tuo buvo smagu, ir visiškai tai darė kaip moteris, o ne kaip moteris, apsimetanti vyru.
Galiausiai Conradas įdarbino Winslow kaip savo pirmąjį postdoktorių MIT ir daug dirbo, kad pritrauktų kitas moteris į MIT fizikos skyrių tiek absolventų, tiek fakulteto lygiu. Moterys 2007 m. sudarė tik 13,7 procento instituto fizikos magistrantūros studentų, tačiau būdamas katedros priėmimo proceso vadovu Conradas padėjo tai padaryti.
Aš nepaprastai didžiuojuosi tuo, kad šioje kitoje klasėje 23 procentai moterų yra, sako ji. Labai tikiuosi, kad sulauksime iki 33 proc.
Fakulteto lygmenyje Konradas mato didesnį iššūkį. MIT fizikos skyriuje, kuris yra vienas didžiausių šalyje, fakultete dirba tik 12 moterų, iš kurių keturios įstojo tik per pastaruosius kelerius metus.
Ji sako, kad nuo aštuonių išaugome iki 12 – tai didelis dalinis padidėjimas. Bet atvirai kalbant, tai gerokai atsilieka nuo [kitų fizikos programų]. Taigi ji stengiasi padidinti šį skaičių ir dabar reguliariai registruojasi pas fizikos fakultetą lankančias moteris, kurios, jos teigimu, nori išeiti ir išbandyti ką nors, nebijo nukristi ir vėl atsistoti.
Šios nepriklausomos serijos Konradas ieško studentų, norinčių prisijungti prie jos tyrimų grupės. Taip yra iš dalies dėl to, kad ji nori siųsti savo studentus tiesiai į vietas, kuriose atliekami neutrinų eksperimentai, pvz., Fermilab, kur mokslininkai valdo MiniBooNE ir MicroBooNE, ir Madison, Viskonsino valstija, kur jie gauna ir analizuoja IceCube duomenis.
Jei jie yra savo mažoje saloje, jie gali dirbti puikų darbą, bet žmonės to tikrai nežino, sako Conradas. Labai svarbu būti ten, būti centre ir būti vienu iš pagrindinių žmonių, kurie yra labai matomi. Ir tai suteikia jums daug platesnį požiūrį į pasaulį.
Konradas stengiasi kuo daugiau dalyvauti savo eksperimentuose, ypač Fermilab mieste, kur ji taip dažnai keliauja, kad kartu su vyru turi antrą namą Ilinojaus valstijoje nuo tada, kai Konradas buvo magistrantas. Aš einu ten kuo dažniau ir visą laiką „Skype“ savo grupei, sako ji. Per vieną savaitgalį jie gaus iš manęs tūkstantį el. laiškų, nes mano įprotis yra susimąstyti – tada mintis išsivysto po valandos ir aš išsiųsiu kitą el. laišką. Taigi jie grįš ir bus kaip „Omigod“.
Iš tiesų, atrodo, kad Konrado gyvenimas yra susijęs su fizika ir laimingai. Nors jai patinka sodininkauti ir anksčiau padėdavo tėčiui auginti čempioniškus jurginus, šiais laikais ji laikosi mažai priežiūros reikalaujančių ramunėlių. Neturiu laiko padaryti jurginų taip, kaip noriu, sako ji, ir aš nenoriu nušiurusių jurginų.
Konradui fizika yra ne tik jos darbas, bet ir pomėgis – viską reikalaujantis ir, svarbiausia, įdomus. Taigi ji ir toliau vadovauja neutrinų anomalijų medžioklei ir ragina savo kolegas prisijungti prie persekiojimo. Winslow teigia, kad Konradas įtikino bendruomenę, kad būtina tęsti paieškas, siekiant patvirtinti arba paneigti sterilių neutrinų egzistavimą. Su visais, kurie ką nors taip myli, nenorite trukdyti, sako Winslow. Mums reikia išeiti ir pažiūrėti.
Kaip pamatyti neutriną
1960-aisiais mokslininkai sukūrė burbulų kameras, kad galėtų ištirti nepagaunamą neutriną. Kai neutrinas susiduria su branduoliu, jis gamina įkrautas daleles. Jei tai atsitiks burbulų kameroje, kuri užpildyta suslėgtu skysčiu, įkrautos dalelės palieka išlaisvintų elektronų pėdsaką, kai jie keliauja per skystį. Skysčiui garuojant aplink tuos elektronus susidaro mikroskopiniai burbuliukai, dokumentuojantys susidūrimo vietą ir dalelių kelius. Atleidus kameros slėgį burbuliukai gali išsiplėsti, kol jie tampa pakankamai dideli, kad juos būtų galima fotografuoti. Nors tokios nuotraukos yra gražiai detalios, jų fiksavimo procesas reikalauja daug laiko ir pastangų.
Janet Conrad ir keli kolegos sumanė sukurti detektorių, kuris galėtų rinkti skaitmeninius neutrinų įrašus panašiai tiksliai, bet daug efektyviau. Ji tapo įkūrėja grupės bendradarbių, kurie suprojektavo ir pastatė 170 tonų MicroBooNE neutrinų detektorių, kuris 2015 m. pradėjo registruoti Fermilab Booster greitintuvo generuojamus neutrinus. Kai neutrinai patenka į MicroBooNE aukštos įtampos lauko narvą, užpildytą skystu argonu. , jie sąveikauja su argonu, sukurdami įkrautas daleles. Kai šios įkrautos dalelės juda per detektorių, jos išlaisvina elektronus argone, sukurdamos jonizacijos taką. Įkrautos dalelės taip pat sužadina argoną, gamindamos šviesą.
Elektronų pėdsakai, išsilaisvinę po neutrino susidūrimo su branduoliu, pavaizduoti burbulų kameros nuotraukoje (kairėje) ir MicroBooNE skaitmeniniame vaizde (dešinėje). „MicroBooNE“ fotodaugintuvo vamzdeliai (žemiau) yra pasirengę aptikti šviesą, kurią sukuria neutrinų susidūrimo metu sukurtos įkrautos dalelės.
Išlaisvinti elektronai dreifuoja prie auksu dengtų laidų, sumontuotų lauko narvo žemos įtampos pusėje. Kai itin jautrūs šviesos detektoriai, vadinami kriogeniniais fotodaugintuvais, aptinka lydinčią šviesą — tai rodo, kad elektronai dreifuoja į laidus — registruojamas kiekvieno elektrono krūvis. Šie duomenys gali būti naudojami rekonstruojant 3D neutrino kelio vaizdą.
Janet COnrad sutikimu
„MicroBooNE“ per tą patį laiką gali įrašyti milijoną kartų daugiau neutrinų įvykių nei burbulų kameroje. Gilus mokymasis gali būti naudojamas analizuojant daugybę skaitmeninių vaizdų, kuriuos jis sukuria. Kai ieškote įrodymų apie dar nematytą ir taip sunkiai suvokiamų dalelių įvairovę, gebėjimas rinkti ir analizuoti didžiulius duomenų kiekius yra labai svarbus.