Partículas fantasma

En nuestro universo hay muchas cosas misteriosas, algunas de las cuales ni siquiera pueden observarse directamente, como los agujeros negros. Debido a la fuerte gravedad de los agujeros negros, ni siquiera la luz puede escapar. No hay forma de observar directamente cómo se ve un agujero negro.

Otro ejemplo: la materia oscura y la energía oscura, apenas participan en los efectos que conocemos actualmente, por lo que no tenemos forma de observarlas directamente.

Además de los agujeros negros, la materia oscura y la energía oscura, también hay una partícula misteriosa en el universo, que se llama partícula fantasma. Es extremadamente misterioso y extremadamente difícil de observar. Han pasado más de 100 años desde que los humanos reconocieron su existencia, pero aún no comprenden su masa. Esto no es lo más exagerado. Lo que sí es exagerado es que estas partículas están pasando por la tierra y por nuestro cuerpo todo el tiempo. En apenas un segundo, cientos de millones de ellas pasan por nuestros dedos, pero en ningún momento somos conscientes de ello. todas las partículas son neutrinos.

Los científicos han descubierto que cuando los neutrinos viajan a través del universo, por cada 1 año luz de distancia que recorren, solo hay un 50% de posibilidades de que interactúen con la materia en este camino. Se puede decir que entre las sustancias conocidas probablemente no existe ninguna partícula que pueda competir con los neutrinos en términos de poder de penetración. Entonces, ¿por qué el poder de penetración de los neutrinos es tan fuerte?

En realidad, esto debe comenzar en 1687. En ese año, Newton publicó su libro "Principios matemáticos de la filosofía natural". En este libro, definió con precisión muchas cantidades físicas, entre ellas la cantidad física "fuerza". ". Él cree que la fuerza es la razón para cambiar la dirección del movimiento de los objetos. También propuso la famosa ley de la gravitación universal y se propuso la gravedad.

Pero con las investigaciones de los físicos, los científicos también descubrieron la fuerza electromagnética. No sólo eso, también descubrieron que la definición de "fuerza" de Newton ya no era suficiente. Porque descubrieron que en el mundo microscópico la fuerza también puede cambiar el tipo de partículas. Entonces, las cosas sobre las fuerzas cambiaron en el siglo XX. Los científicos han descubierto que existen cuatro fuerzas básicas en este universo: la gravedad, la interacción fuerte, la interacción débil y la interacción electromagnética. Entre ellos, la fuerza de interacción débil puede cambiar el tipo de partículas, principalmente relacionadas con la desintegración de los átomos.

Sabemos que los átomos son los que lo forman todo. La formación de núcleos atómicos requiere interacciones fuertes y débiles. En el mundo macroscópico con el que entramos en contacto en nuestra vida diaria, aparte de la gravedad, todo lo demás es interacción electromagnética, desde las cosas pequeñas que levantamos en una taza hasta las cosas grandes en las que los astrónomos usan los radiotelescopios para observar los cuerpos celestes. interacción electromagnética.

Déjame darte un ejemplo. Normalmente podemos ver las cosas porque las cosas mismas emiten luz o emiten luz. Entonces la luz entra en nuestros ojos e interactúa electromagnéticamente con las células de nuestros ojos. ver cosas.

Cuando los astrónomos observan cuerpos celestes, en realidad utilizan el mismo principio, que es la interacción electromagnética, pero aquí reemplazan sus ojos con equipos de observación. Lo más sorprendente de los neutrinos es que no están cargados y no participan en interacciones electromagnéticas, y mucho menos en interacciones fuertes. Dado que su masa es tan pequeña que no podemos medirla, la gravedad casi no tiene ningún efecto sobre ellos. probabilidad muy pequeña de que se produzcan interacciones débiles. Es por ello que los neutrinos pueden viajar a través de varios cuerpos celestes a voluntad sin reaccionar con la materia que contienen.

Existe algo llamado materia oscura en el universo, que no participa en interacciones fuertes ni en interacciones electromagnéticas. Por lo tanto, la capacidad de penetración de la materia oscura también es particularmente fuerte. Son muy similares a los neutrinos, impregnan el espacio en el que vivimos y pueden atravesar cualquier cosa a voluntad. Sin embargo, la materia oscura participa en la gravedad, por lo que también podemos utilizar la gravedad para observar indirectamente la materia oscura.

Pero no los neutrinos. Esto trae muchas dificultades a la observación de neutrinos. Pero la dificultad no termina ahí. Los neutrinos también tienen un mecanismo llamado: oscilación de neutrinos.

Hay tres tipos de neutrinos: neutrinos electrónicos, neutrinos tau y neutrinos muónicos. Se transformarán entre sí, lo que también trae grandes dificultades a la observación.

Para observar los neutrinos, los científicos han pensado en muchas formas. Por ejemplo, Japón construyó un detector de neutrinos en una mina a 1.000 metros bajo tierra: el dispositivo de detección de neutrinos Kamiokande. En este dispositivo se almacenan cincuenta mil toneladas de agua pura para capturar neutrinos, pero la cantidad de neutrinos que pueden capturar cada vez es lamentablemente pequeña.

Además de Japón, en la Antártida también se encuentra el Observatorio de Neutrinos IceCube. En este observatorio participan conjuntamente más de 10 países y más de 300 científicos. Opera bajo tierra en la Antártida a una profundidad de entre 1760 y 1760 metros. El hielo más claro se selecciona entre 2.450 metros de profundidad y se equipa con los equipos más avanzados para capturar neutrinos.

Estos esfuerzos de investigación científica no son más que un intento de comprender mejor los neutrinos. La razón por la que se gasta una cantidad tan grande de dinero es porque los neutrinos contienen los secretos del universo primitivo. Sabemos que el universo nació en una gran explosión hace 13.800 millones de años, pero no fue hasta 380.000 años después de la gran explosión que los fotones pudieron propagarse libremente por el universo. Las observaciones humanas se basan principalmente en ondas electromagnéticas. Por lo tanto, los humanos sabemos muy poco sobre los primeros 380.000 años de la historia del universo. Cuando podamos entender lo suficiente sobre los neutrinos, podremos comprender la evolución del universo primitivo mediante la observación de los neutrinos. En otras palabras, los secretos del universo primitivo en realidad se encuentran detrás de los pequeños neutrinos. Por tanto, ha nacido una nueva rama de la ciencia: la astronomía de neutrinos. Por tanto, es necesario comprender el mecanismo de los neutrinos, pero aún nos queda un largo camino por recorrer.