Puun näkeminen puille: voitaisiinko metsiä käyttää neutriinoilmaisimina? – Fysiikan maailma

Kansasin yliopiston hiukkasfyysikon mukaan puut voivat valaista joitakin maailmankaikkeuden katastrofaalisimmista tapahtumista. Steven Prohira uskoo, että nämä puumaiset esineet voisivat toimia radioantenneina neutriinojen havaitsemiseksi, jolloin metsät muodostavat suuria ilmaisinryhmiä. Prohira väittää, että tällaiset ilmaisimet voisivat olla halvempia ja helpompia käyttää kuin keinotekoiset antennit (arXiv: 2401.14454).

Neutriinoja on vaikea havaita suoraan, koska ne ovat niin lyhytaikaisessa vuorovaikutuksessa aineen kanssa. Jotkut ilmaisimet käyttävät tuhansia valomonistinputkia havaitakseen Tšerenkovin säteilyn, joka syntyy harvoissa tapauksissa, kun neutrino törmää jään tai nestemäisen veden kanssa. Muut, kuten ehdotettu Jättiläinen radiojärjestelmä neutriinien havaitsemiseen (GRAND), käytä radioantenneja havaitsemaan sekundäärihiukkaset, jotka syntyvät korkeaenergisten neutriinojen ja ilmakehän hiukkasten välisistä törmäyksistä.

Koska neutriinot ovat niin vaikeasti havaittavissa, ilmaisimien on katettava valtava alue. Esimerkiksi GRAND tarvitsisi ympäri maailmaa 20 jättimäistä radioantenniryhmää, joista kukin kattaa 10,000 XNUMX neliökilometriä. "Suurienergisten neutriinoilmaisimien suuri kysymys on, kuinka mitata riittävän suuri tilavuus, jotta voidaan todella havaita mitattavissa oleva neutriinovirta." sanoo Prohira, joka törmäsi ajatukseen puiden käyttämisestä radioantenneina miettiessään, kuinka rakentaa laajamittainen instrumentti jo olemassa olevan infrastruktuurin avulla.

Puu sinä uskot sen

Ajatus puista radioantenneina ei ole uusi, ja se juontaa juurensa 1900-luvun alusta. Mutta se sai vetovoimaa vasta 1960- ja 1970-luvuilla Vietnamin sodan aikana, kun Yhdysvaltain armeija kietoi suuret magneettiset induktiokäämit puiden ympärille parantaakseen radiosignaalien kuuluvuutta viidakossa. Sen työ osoitti, että instrumentoidut puut tuottivat voimakkaampia ja selkeämpiä signaaleja kuin valmistetut antennit. "Kirjallisuudesta löytämäni alustavat tutkimukset vaikuttivat varsin lupaavilta", Prohira toteaa.

Vaikka puut toimivat useilla radiotaajuuksilla, Prohira uskoo, että paljon enemmän työtä tarvitaan selvittääkseen, kuinka ne toimivat tau-neutrinoilmaisimien kiinnostavilla taajuuksilla, jotka ovat korkeampia kuin tavallisesti radioviestintään käytetyt. Tutkijoiden tulee myös tutkia puiden havaitsemien radioaaltojen ominaisuuksia ja nähdä, kuinka helppoa niistä on rekonstruoida neutriinosignaalit. Muut kysymykset keskittyvät signaalien yhtenäisyyteen eri puiden välillä sekä eri puutyyppien ja -lajien suorituskykyyn.

Fyysikot ehdottavat valtavaa eurooppalaista neutrinolaitosta

Puiden kauneus on kuitenkin se, että ne ovat jo paikoillaan. Prohira väittää, että puiden luonnollinen, usein tasainen etäisyys metsissä tekee mahdolliseksi luoda joukon puuantenneja, joiden asettelu on hyvin samankaltainen kuin GRAND-kokeessa. Jos tällainen ryhmä on mahdollista, sitä voitaisiin käyttää tapahtumien, kuten gammapurkausten tai romahtavien tähtien, tutkimiseen.

"Se on ehdottomasti tutkimisen arvoinen, koska jos puiden instrumentointi osoittautuu suhteellisen helpoksi ja ne toimivat melko hyvin antenneina, mikä voi avata mahdollisuuden suuren mittakaavan instrumentointiin tehokkaassa ryhmässä", Prohira sanoo. Hän kuitenkin varoittaa, että metsäpaljastimella saattaa olla "erityisiä logistisia haasteita, jotka tekevät sen toteuttamiskelvottomaksi".

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/seeing-the-wood-for-the-trees-could-forests-be-used-as-neutrino-detectors/