Förklarat: Vad gör ett teleskop inne i världens djupaste sjö?

Baikal-GVD är en av de tre största neutrinodetektorerna i världen tillsammans med IceCube på Sydpolen och ANTARES i Medelhavet.

Deltagarna tävlar på isen i den frusna Bajkalsjön under Baikals isseglingscup i Irkutsk-regionen, Ryssland 23 mars 2021. (Reuters Foto: Yuri Novikov)

I slutet av förra veckan, ryska forskare lanserade ett av världens största undervattensneutrinoteleskop kallad Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) i vattnet i Baikailsjön, världens djupaste sjö i Sibirien.

Konstruktionen av detta teleskop, som startade 2016, är motiverat av uppdraget att i detalj studera de svårfångade fundamentala partiklarna som kallas neutriner och att eventuellt fastställa deras källor. Att studera detta kommer att hjälpa forskarnas förståelse av universums ursprung eftersom vissa neutriner bildades under Big Bang, andra fortsätter att bildas som ett resultat av supernovaexplosioner eller på grund av kärnreaktioner i solen.

Nyhetsbrev| Klicka för att få dagens bästa förklaringar i din inkorg

Baikal-GVD är en av de tre största neutrinodetektorerna i världen tillsammans med IceCube på Sydpolen och ANTARES i Medelhavet.

Vad är fundamentala partiklar?

Än så länge är förståelsen att universum är gjort av några fundamentala partiklar som är odelbara. I stort sett kan partiklar av materia som forskarna känner till från och med nu klassificeras i kvarkar och leptoner. Men detta gäller bara normal materia eller den materia som forskarna vet att fem procent av universum består av. I sin bok We Have No Idea har serietecknaren Jorge Cham och partikelfysikern Daniel Whiteson sagt att dessa partiklar utgör materia som bara utgör fem procent av universum. Inte mycket är känt om de återstående 95 procenten av universum, som av författarna klassificeras i mörk materia (27 procent) och de återstående 68 procenten av universum som forskarna inte har någon aning om ännu.

jenilee harrison ålder

Men i universum som forskarna känner till har utforskning inom fysikområdet hittills lett till upptäckten av över 12 sådana kvarkar och leptoner, men tre av dessa (protoner, neutroner och elektroner) är vad allt i världen består av . Protoner (bär en positiv laddning) och neutroner (ingen laddning) är typer av kvarkar, medan elektroner (bär en negativ laddning) är typer av leptoner. Dessa tre partiklar gör det som kallas livets byggsten – atomen. I olika kombinationer kan dessa partiklar göra olika sorters atomer, som i sin tur utgör molekyler som bildar allt – från en människa, till en trästol, en plastplatta, en mobiltelefon, en hund, en termit, ett berg, en planet, vatten, jord och så vidare.

Varför studerar forskare fundamentala partiklar?

Att studera vad människor och allt runt omkring dem består av ger forskare ett fönster till att förstå universum på ett bättre sätt, precis hur det är lätt att förstå vad en kaka är när man väl vet vilka ingredienser den består av. Detta är en anledning till varför forskare är så angelägna om att studera neutriner (inte samma sak som neutroner), som också är en typ av fundamental partikel. Grundläggande betyder att neutriner, som elektroner, protoner och neutroner inte kan brytas ner ytterligare till mindre partiklar.

Så var passar neutriner in?

Det som gör neutriner särskilt intressanta är att de är rikliga i naturen, med ungefär tusen biljoner av dem som passerar genom en människokropp varje sekund. Faktum är att de är de näst vanligaste partiklarna, efter fotoner, som är partiklar av ljus. Men även om neutriner finns i överflöd är de inte lätta att fånga, det beror på att de inte bär någon laddning, vilket gör att de inte interagerar med materia.

En webbplats utvecklad av Fermi National Accelerator Laboratory i USA säger att neutriner är en ledtråd till ny fysik: sätt att beskriva världen som vi inte känner till ännu. De kan också ha unika egenskaper som skulle hjälpa till att förklara varför universum är gjort av materia istället för antimateria. Precis som de subatomära partiklarna i den så kallade normala materien kan klassificeras i elektroner, protoner och neutroner, har de subatomära partiklarna som utgör antimateria egenskaper som är motsatta den normala materien. Även om det är känt att antimateria existerar, vet vi ännu inte varför det existerar eller hur olika egenskaperna hos dess subatomära partiklar är från normal materia.

Ett sätt att upptäcka neutriner är i vatten eller is, där neutriner lämnar en ljusblixt eller en linje av bubblor när de interagerar. För att fånga dessa tecken måste forskare bygga stora detektorer. Ett undervattensteleskop som GVD är designat för att upptäcka högenergineutriner som kan ha kommit från jordens kärna eller som kan ha producerats under kärnreaktioner i solen.

Dela Med Dina Vänner: