SNO

Celem detektora SNO, znajdującego się w Ameryce, jest uzupełnienie pomiarów detektora Super-Kamiokande. W szczególności ma on za zadanie zmierzyć ile neutrin elektronowych i ile neutrin pozostałych zapachów dociera ze Słońca do powierzchni Ziemi. Pomiar neutrin mionowych i taonowych pochodzących z naszej gwiazdy byłby bezpośrednim dowodem na oscylacje neutrin, bowiem Słońce nie może w sposób bezpośredni produkować innych neutrin jak elektronowe. Dodatkowo policzenie całkowitej ilości wszystkich rodzajów neutrin docierających ze Słońca na Ziemię byłoby testem poprawności astrofizycznego modelu Słońca. Współpraca fizyków SNO opublikowała już swoje wyniki. Zapraszamy do zapoznania się z nimi.


Eksperymentem, który potwierdził i uzupełnił dane zebrane przez detektor Super-Kamiokande, jest eksperyment o nazwie SNO. Wykorzystuje on, podobnie jak Super-Kamiokande, promieniowanie Czerenkowa. Natomiast jego konstrukcja jest zupełnie inna. Składa się on z ogromnej beczki wypełnionej 7000 tonami wody. Wewnątrz beczki znajduje się drugi, mniejszy, kulisty zbiornik wypełniony 1000 tonami ciężkiej wody (wody, gdzie zamiast zwykłego wodoru znajduje się jego cięższy izotop - deuter). Taka konstrukcja detektora daje możliwość badania trzech typów reakcji.

Detektor SNO

W pierwszym z typów neutrino elektronowe wyprodukowane na Słońcu oddziałuje z deuterem rozbijając go. W wyniku rozbicia pojawiają się dwa protony i jeden elektron. Zauważmy, iż w reakcji tej zachowana zostaje liczba elektronowa. Zapoczątkowało ją neutrino elektronowe mające liczbę elektronową plus jeden. Po reakcji pozostaje elektron o liczbie elektronowej również plus jeden.

Rozbicie deuteru na dwa protony i elektron

Drugim typem reakcji jest również rozbicie deuteru. Jednak w wyniku tego rozbicia powstaje neutron i proton, zaś neutrino przeżywa oddziaływanie. Tego typu reakcja nie produkuje elektronu, nie jest więc wymagane, aby początkowe neutrino było neutrinem elektronowym. Jest więc ona czuła na wszystkie rodzaje neutrin. Gdyby oscylacji nie było, ze Słońca do detektora powinny docierać jedynie neutrina elektronowe. W przypadku oscylacji część neutrin elektronowych przekształci się w neutrina pozostałych zapachów. Mierząc rozbicie deuteru na proton i neutron można więc zmierzyć strumień wszystkich neutrin docierających ze Słońca do detektora, a tym samym potwierdzić, że Słońce produkuje rzeczywiście tyle neutrin ile powinno, zaś obserwacje dokonana w eksperymencie Davisa i w Super-Kamiokande świadczą o oscylacji, nie zaś o tym, że Słońce produkuje mniej neutrin niż przewidują to astrofizycy.

Rozbicie deuteru na proton i neutron

Oba powyższe procesy - rozbicie deuteru z produkcją elektronu i bez - można odróżnić eksperymentalnie. W pierwszym z nich wyprodukowany elektron przebiegając przez detektor świeci światłem Wawiłowa-Czerenkowa (podobnie jak było to w przypadku detektora Super-Kamiokande). W drugim zaś przypadku elektron nie pojawia się. Pojawia się za to neutron, który wyłapywany jest chętnie przez jądro chloru (który jako domieszka znajduje się w zbiorniku z ciężką wodą). W momencie takiego wychwytu pojawia się błysk światła, który rejestrowany jest przez fotodetektory.

Oddziaływanie w detektorze SNO

Trzecim typem oddziaływań, do których dochodzi w detektorze SNO, jest produkcja przez neutrina elektronów. Elektrony te w przeważającej części są produkowane przez neutrina elektronowe. Jednakże część obserwowanych elektronów to elektrony, które już wcześniej znajdowały się w ośrodku. Przechodzące neutrino wyemitowało bozon Z0, który został następnie zaabsorbowany przez ów elektron, spowodował jego rozpędzenie i zarejestrowanie w detektorze. W tym wypadku nie jest ważne, czy neutrino, które oddziaływało, było elektronowe, czy nie. Rozpędziło ono bowiem już istniejący elektron, a nie wyprodukowało go.

Wyniki eksperymentu SNO

Eksperyment SNO, bazując na drugim rodzaju reakcji, może dokładnie zmierzyć całkowity strumień neutrin słonecznych, a posługując się pomiarami pierwszej i trzeciej reakcji może oszacować strumień neutrin elektronowych. Wyniki eksperymentu SNO zostały opublikowane. Wynika z nich, że całkowity strumień neutrin jest zgodny z przewidywaniami Standardowego Modelu Słońca, a za niedomiar neutrin elektronowych rzeczywiście odpowiadają oscylacje.