Donnerstag, Januar 27, 2022
StartTECHNOLOGIEDieses glitzernde Experiment könnte das kosmische Rätsel der Antimaterie lösen

Dieses glitzernde Experiment könnte das kosmische Rätsel der Antimaterie lösen

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Ich fotografiere Enrico Sacchetti

DIESE funkelnden Bilder, aufgenommen vom Fotografen Enrico Sacchetti, zeigen die Schlüsselkomponenten eines Experiments, das endlich Licht in eines der größten Mysterien der modernen Physik bringen könnte.

LEGEND ist ein internationales Projekt, das erklären soll, warum es im Universum viel mehr Materie als Antimaterie gibt. Ab diesem Jahr wird die erste Phase mit dem Namen LEGEND-200 hochempfindliche Germaniumdetektoren verwenden, um Daten für die nächsten fünf Jahre am Gran Sasso National Laboratory in Italien zu sammeln.

Antimaterie besteht aus Antiteilchen, die die gleiche Masse wie „normale“ Teilchen haben, aber andere Eigenschaften haben, wie z. B. Ladung, die ihnen entgegengesetzt sind. LEGEND-200 untersucht die Hypothese, dass winzige, leichte, entladene subatomare Teilchen namens Neutrinos – an sich ein kleines Rätsel – ihre eigenen Antiteilchen sind. Mit anderen Worten, Neutrinos und Antineutrinos können dasselbe sein und könnten daher ein ähnliches Teilchen vernichten.

Zusammenbau eines Lichtsensormoduls.  Dies ist ein Teil des unten gezeigten internen Faserrohrs.  Das Lichtsensormodul besteht aus fasergekoppelten Silizium-Photovervielfachern, die die Wellenlänge verschieben (grün).

Die Montage eines Fasermoduls

Enrico Sacchetti

LEGEND-200 untersucht diese Möglichkeit auf Beweise für einen seltenen theoretischen Prozess, der als neutrinofreier doppelter Beta-Zerfall bezeichnet wird. Dies geschieht, wenn sich zwei Neutronen spontan in zwei Protonen umwandeln und zwei Elektronen und zwei Antineutrinos emittieren.

Unteransicht des Flüssig-Argon-Kryostaten LEGEND-200 und des umgebenden Wassertanks.  Die Innenwände des Wassertanks und die Außenwand des Kryostaten sind mit einer wellenlängenändernden Spiegelfolie bedeckt.  Ziel ist es, das von Myonen erzeugte Licht über den Cherenkov-Effekt im Wasser zu bewegen und zu reflektieren.  Photonen werden von Fotosensoren erfasst.  Der Zweck dieser Detektorkomponente besteht darin, Myonen der kosmischen Strahlung zu erkennen und zu identifizieren, von denen einige das Experiment erreichen, obwohl sie sich in den Tiefen des Gran Sasso befinden.  (Bitte: Myonenfluss wird um den Faktor 106 (eine Million) vom Gestein reduziert).  Wenn sie nicht identifiziert werden, könnten Myon-induzierte Ereignisse die gewünschten Signalereignisse simulieren.

Der Boden des Kryostaten wird mit flüssigem Argon gefüllt und enthält die Fasermodule

Enrico Sacchetti

Ein Paar von Antineutrinos, die von einem doppelt zerfallenden Germaniumkern emittiert werden, vernichten sich theoretisch manchmal gegenseitig und hinterlassen nur die Emission von Elektronen, ein Beweis für ein Ereignis, das Antimaterie selektiv zerstört. Wenn wir uns das ansehen, werden wir zum ersten Mal einen Prozess gesehen haben, der die Existenz von Materie gegenüber Antimaterie begünstigt, was vielleicht das Materie-Antimaterie-Ungleichgewicht im Universum erklärt.

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