عداد نيوترينو: الفرق بين النسختين

'''عداد النيورينو''' في [[فيزياء الجسيمات]] (بالإنجليزية: neutrino detector) هو جهاز تدرس به [[نيوترينو|النيوترينوات]].<ref>[http://nucla.physics.ucla.edu/sites/default/files/NeutrinoCoherent_2012Oct18.pdf Coherent Neutrino Scattering], UCLA. Retrieved 29 Sept. 2017. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20170929184735/http://nucla.physics.ucla.edu/sites/default/files/NeutrinoCoherent_2012Oct18.pdf |date=29 سبتمبر 2017}}</ref><ref>{{citeاستشهاد newsبخبر

|authorمؤلف= Dr David Whitehouse, BBC News Online science editor

|titleعنوان= Experiment confirms Sun theories

|quoteاقتباس= New evidence confirms last year's indication that one type of neutrino emerging from the Sun's core does switch to another type en route to the Earth. ... The data were obtained from the underground Sudbury Neutrino Observatory (SNO) in Canada. ... Neutrinos are ghostly particles with no electric charge and very little mass. They are known to exist in three types related to three different charged particles - the electron and its lesser-known relatives, the muon and the tau. ...

|dateتاريخ= 22 April 2002

|urlمسار= http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/1943837.stm

|accessdateتاريخ الوصول= 2011-06-16

| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20171019221720/http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/1943837.stm | تاريخ الأرشيفأرشيف = 19 أكتوبر 2017 }}</ref><ref>{{citeاستشهاد newsبخبر

|authorمؤلف= KENNETH CHANG

|titleعنوان= Tiny, Plentiful and Really Hard to Catch

|quoteاقتباس= In 1987, astronomers counted 19 neutrinos from an explosion of a star in the nearby Large Magellanic Cloud, 19 out of the billion trillion trillion trillion trillion neutrinos that flew from the supernova.

|dateتاريخ= April 26, 2005

|urlمسار= https://www.nytimes.com/2005/04/26/science/26neut.html?pagewanted=print&position=

|accessdateتاريخ الوصول= 2011-06-16

}}</ref> ونظرا لأن النيوترينوات لها [[قوة نووية ضعيفة|تآثر ضعيف]] مع الجسيمات الأخرى للمادة فإن عداد النيوترينو يتخذ أحجاما كبيرة جدا من أجل تسجيل عدد مناسب من النيوترينوات.

وتبنى عدادات النيوترينو عادة تحت الأرض بغرض حجب العداد من [[أشعة كونية|الأشعة الكونية]] ومن اشعاعت الخلفية الأخرى. ويعتبر مجال الدراسة الفلكية للنيوترينو ما وزل في مهده، وكان المصدران الوحيدان الذي أثبتت إصدارها للنيوترينوات هما [[الشمس]] و[[مستعر أعظم 1987A|مستعر أعظم 1987 أي]].

وقد استخدمت طرق متعددة لعد النيوترينوات. و[[تجربة سوبر كاميوكاندي]] التي تجرى في [[اليابان]] عبارة عن خزان كبير ممتلئ بالماء ويحوطه من الداخل عدادات الفوتونات التي ترى وتسجل [[إشعاع شيرينكوف|إشعاع شيرنكوف]] التي تصدر عندما ينتج النيوترينو القادم [[إلكترون]] أو [[ميوون|ميون]] في الماء. كما يعمل [[مرصد يودبوري للنيوترينوات]] بطريقة مشابهة، ولكنه يستخدم [[ماء ثقيل]] كوسط لعد النيوترينوات. وتوجد عدادات أخرى تتكون من أحجام كبيرة من [[كلور|الكلور]] أو [[غاليوم|الجاليوم]] والتي تفحص دوريا لمراقبة تولد [[أرجونأرغون (عنصر كيميائي)|الأرجون]] أو بالتالي [[جرمانيوم|الجرمانيوم]] التي تتولد عن طريق تفاعل النيوترينوات مع الوسط الأصلي. وتستخدم تجربة مينوس MINOS بلاستيك صلب وميضي متصل بصمام تضخيم ضوئي ، كما سوف تستخدم تجربة نوفا المقترحة سائل وميضي ومتصل بدايود ضوئي شلالي.

تتفاعل النيوترينوات عن طريق التيار المتعادل (حيث يُتبادل بوزون Z) أو عن طريق التيار المشحون (حيث يُتبادل بوزون W) في [[قوة نووية ضعيفة|تآثر ضعيف]].

* وفي تفاعل التيار المتعادل يترك النيوترينو العداد بعد إعطائه لجزء من [[طاقة|طاقته]] و[[كميةزخم الحركة|كمية حركته]] إلى جسيم الهدف. فإذا كان الهدف جسيم مشحونا وخفيف في نقس الوقت (مثل [[إلكترون|الإلكترون]]) فقد يسرعه إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء، وبذلك يشع الإلكترون [[إشعاع شيرينكوف|إشعاع شيرنكوف]] ويمكن مشاهدتها مباشرة. ومثل هذا التفاعل يمكن أن تجرية الثلاثة نكهات للنيوترينو بغض النظر عن طاقتهم. ولكن لا ينتج عن مثل هذا التفاعل أي معلومات عن [[نكهة (فيزياء الجسيمات)|نكهة]] النيوترينو.

* وفي تفاعل التيار المشحون يتحول النيوترينو إلى شريكه [[لبتون (توضيح)|لبتون]] ([[إلكترون]] أو [[ميوون|ميون]] أو [[تاوون]]). ولكن إذا لم يكن [[نيوترينو|النيوترينو]] في طاقة عالية تكفي لتوليد [[كتلة]] شريكه الكبيرة، فلا يستطيع الدخول في تفاعل التيار المشحون.

وتكفي طاقة النيوترينوات الناشئة في [[الشمس]] أو في [[مفاعل نووي]] لتوليد إلكترونات. كما يمكن لمعظم [[معجلمسرع جسيمات|المعجلات]] إصدار نيوترينوات التي تولد ميونات، وقلة منها تستطيع توليد تاوونات. ويستطيع عداد تكون في قدرته التمييز بين تلك [[لبتون (توضيح)|اللبتونات]] تعيين نكهة النيوترينو الساقط في تفاعل التيار المشحون. ونظرا لأن التآثر يشمل تبادل [[بوزون]] مشحون، فإن الجسيم الهدف يغير بالتالي صفاته (مثل أن يتحول النيوترون إلى بروتون).

اكتشفت نقيض النيوترينو لأول مرة عام 1956 بالرب من أحد المفاعلات النووية. واستخدم [[فريدريك راينس]] وكلايد كووان هدفا عبارة عن محلولين لكلوريد الكادميوم في [[ماء|الماء]].وقاما بوضع [[عداد وميضي|عدادين وميضيين]] بالقرب من الهدف [[كادميوم|الكادميوم]]. فأنتج نقيض النيوترينوات ذات طاقة تتعدى 8و1 [[إلكترون فولت|مليون إلكترون فولت]] نقيض النيوترينوات تفاعلات التيار المشحون مع [[بروتون|البروتون]]ات الموجودة في الماء (نواة الهيدروجين) فأنتجت [[بوزيترون]] و[[نيوترون]].

=== [[مكشاف شيرينكوف|عداد شيرينكوف]] ===

تستخم عدادات الصورة الدائرية ظاهرة [[إشعاع شيرينكوف|إشعاع شيرنكوف]] التي نصدرها جسيمات تطير بسرعة أكبر من [[سرعة الضوء]] في الوسط. وفي تلك التجارب تستخدم خزانات كبيرة ممتلئه بمادة شفافة مثل الماء أو الثلج وتحاط الجوانب الداخلية للخزان [[صمام تضخيممضاعف ضوئي|بصمامات التضخيم الضوئي]] الحساسة للضوء.

وقد أجريت تجربتان كل منهما عبارة عن خزان ممتلئ بالماء، [[تجربة سوبر كاميوكاندي]]، وعداد إيرفينج-متشيجان-بروكهافن، وسجل كل منهما نيوترينوات صادرة من [[مستعر أعظم 1987A|مستعر أعظم 1987 أي]]. وبعد ذلك استطاعت تجربة كاميوكاندي تسجيل نيوترينوات [[الشمس]] أيضا. وأكبر تجربة من تلك التجارب هي [[تجربة سوبر كاميوكاندي]]. ويستخدم هذا العداد 50.000 [[طن]] من الماء النقي وهو محاط بعدد 11.000 من [[صمام تضخيممضاعف ضوئي|صمامات التضخيم الضوئي]] يبلغ ثمن الواحد منها نحو 3.000 [[دولار أمريكي]].

* ويستخدم تلسكوب انتاريس (ANTARES (telescope) المبني على البحر الأبيض المتوسط في [[فرنسا]] تقنية [[مكشاف شيرينكوف|عداد شيرينكوف]] وهو يعمل منذ 30 مايو 2008. وهو يستخدم ماء البحر ككتلة للقياس.

ويتضمن إقراح تجربة نوفا NOνA الاستغناء عن الطبقات الممتصة لصالح زيادة حجم العداد. ويتكون العداد من سائل وميضي أو بلاستيك وميضي scintillator وتقوم [[صمام تضخيممضاعف ضوئي|صمامات التضخيم الضوئي]] بقياس الوميض، كما يفكر الفيزيائيون استخدام [[غرفة تأين|غرف التأين]] كمكشافات واللعد.

وتكون عدادات [[بولومترمقياس الإشعاع الحراري|البولومترات]] المستخدمة لقياس مسارات الأشعة لجسيمات مجدية في حالة النيوترينوات ذات الطاقة العالية في حدود جيجا [[إلكترون فولت]] (1000 مليون إلكترون فولت). فتظهر عند تلك الطاقة تفاعلات التيار المتعادل في هيئة السيل أو الشلال لجسيمات [[هادرون|الهادرونات]] كما يمكن معرفة تفاعلات التيار المشحون عن طريق قياس مسارات [[لبتون (توضيح)|اللبتونات]] المشحونة الناتجة.

ويترك [[ميوون|ميون]] ناتج من تفاعل تيار مشحون مسارا طويلا يمكن قياسه. وعن طريق قياس طول المسار و[[نصف قطر]] انحنائه في [[مجالحقل مغنطيسيمغناطيسي|المجال المغناطيسي]] يمكن تعيين طاقة الميون وشحنته (<math>\mu^+</math> و<math>\mu^-</math>). ويُنتج [[إلكترون]] في العداد سيل من [[موجة كهرومغناطيسية|الاشعة الكهرومغناطيسية]] ويمكن التمييز بينها وبين شلالات [[هادرون|الهادرونات]] إذا كانت أحجام العدادات المستخدمة صغيرة بالمقارنة بطول واتساع شلال الجسيمات.

== تخفيض تأثير [[أشعة كونية|الأشعة الكونية]] ==

والوضع المثالي لتلك التجارب هو بناء [[مكشافمستشعر|المكشاف]] في [[طبقة أرضية|طبقات الأرض]] العميقة بحيث تحجب الطبقات الصخرية الموجودة فوق المكشاف الأشعة الكونية عنه أو تخفضها إلى حد مقبول.

* [[مكشاف شيرينكوف|عداد شيرينكوف]]

* [[مكشاف شبه الموصلات|عداد شبه الموصلات]]

* [[مكشاف جسيمات|عداد جسيمات]]