Kad se jedan neutron u atomskom jezgru raspadne, raspadne se na jedan proton, jedan elektron i jednu fantomsku česticu - neutrino. Ime toj novoj čestici nadenuo je genijalac Enriko Fermi 1933. godine. Navedeni događaj se naziva radioaktivno beta zračenje. Merenja vršena od tada pa sve do šezdesetih godina XX veka potvrdila su da na osnovu Zakona o održavanju energije pri reakcijama pojedinih raspada 'beži' jedna čestica koju je teško uočiti, jer nema naelektrisanje, bez dimenzija je i bez mase, a kreće se brzinom svetlosti.
Zahvaljujući tome, neutrino je u stanju da prolazi kroz neverovatno debele prepreke kao 'kroz ništa'. Na njega ne deluje ni jedna druga sila sem slabe nuklearne[1], što znači da je verovatnoća njegovog sudara sa drugim česticama jako mala. Pročitao sam negde da ako bi smo hteli da se taj klinac barem jednom sudari sa nečim, morali bi da mu preprečimo put olovnom pločom debelom jednu svetlosnu godinu! Ali da bi došlo do samo jednog sudara, statistički je potrebno upotrebiti veoma veliki broj neutrina i onda je ta debljina svakako manja.
Snažni izvori neutrina na Zemlji su nuklearni reaktori, a kao sredstvo za njihovu detekciju može da posluži najobičnije bure tečnog kadmijum-hlorida. Prilikom udara u takvu metu, neutrini se sudaraju sa protonima u atomima hlora i teraju ih na beta raspad, pri čemu se oslobađa po jedan pozitron i neutron. Pozitron nabasa na neki elektron i dolazi do anihilacije pri kojoj se oslobađaju dva virtualna fotona. Fotoni udaraju u tečnost koja ima osobinu da zasvetli na mestu gde padaju fotoni, i tako najzad doznamo da je jedan neutrino doživeo sudar.
Eksperimentima vršenim pomoću akceleratora 1962. godine, utvrđeno je da neutrini koji nastaju zajedno sa mionima[2] imaju novu, posebnu osobinu, nazvanu ”mionstvo”. Kad se pion raspadne, ostaje određena ”sklonost” neutrina ka mionima. Tako je zaključeno da u prirodi postoje bar dve vrste neutrina: jedni imaju neku vezu s elektronima (to su ”obični” neutrini), dok su drugi povezani sa mionima (υμ). Prvi se nazivaju elektronski neutrini (υe) i oni s elektronom čine tzv. prvu generaciju leptona, a mionski neutrini i mioni čine drugu generaciju. Treću generaciju leptona čine izuzetno masivni tau leptoni[3] i njima pridruženi neutrini. Elektrona i elektronskih neutrina ima svud u vaseljeni. Mioni i mionski neutrini ne mogu (lako) da se nađu u kosmosu, već se stvaraju u akceleratorima, dok ih priroda stvara u sudarima kosmičkih zraka sa atmosferom. Kad je vasiona još bila veoma mlada (u prvoj sekundi) i vrela (reda veličina 1010 K), miona i mionskih neutrina bilo je u izobilju.
Pozitivan mion se raspada na jedan pozitron i dva neutrina, i to na jedan elektronski neutrino i jedan mionski antineutrino, a to je antimionski neutrino. Ta dva neutrina neće anihilirati jedan drugog zato što potiču iz različitih porodica, već naprosto ostaju takvi kakvi su.
Danas je skoro izvesno da neutrini ipak poseduju kakvu-takvu masu. To je zaključeno na osnovu na osnovu jednog kvantnog fenomena, nazvanog oscilacijom neutrina, po kome verovatnoća da se odredi pojedini leptonski ”ukus” neutrina periodično varira sa njihovim kretanjem. Ako se to potvrdi, biće to siguran znak da neutrini imaju masu, makar ona bila i 1.000.000 puta manja od one najmanje, elektronove.
Postojanje neuhvatljive čestice, neutrina, nagovestio je još 1925. godine Volfgang Pauli svojom već pomenutom teorijom (Princip isključenja), prema kojoj dva elektrona u jednom atomu ne mogu imati isti položaj i istu brzinu u isto vreme, za šta je 1945. godine dobio Nobelovu nagradu.
Frederik Rajns (Frederick Reines, 1918-98) još 1950. godine je dokazao postojanje ovih subatomskih čestica iz porodice leptona, i zajedno sa Martinom L. Perlom (1927), koji je sedamdesetih godina pronašao najmasivniju subatomsku česticu u jednom atomu, negativno naelektrisani tau lepton, podelio Nobelovu nagradu za fiziku tek 1995. godine - znači punih 40 godina kasnije.
Prva upotreba vodonične komore s mehurićima za detekciju neutrina, 13. novembra 1970. u Nacionalnoj Laboratoriji Argonne. Neutrino pogađa proton u vodoničnom atomu. Sudar je snimljen i dogodio se na desnoj strani slike.
Tri 'boje' ili 'ukusa' neutrina. Da li postoji i hipotetični 'sterilni' neutrino? Trebalo bi da ima masu veću od polovine mase Z-bozona, najmanje 45,6 GeV.
Unutrašnjost japanskog neutrinskog detektora. Do sada su na istraživanju neutrina dodeljene četiri Nobelove nagrade.
2002. godine, Nobelovu nagradu za fiziku su dobila tri iskusna astrofizičara: Rejmond Dejvis (Raymond Davis, Jr.) i Masatoši Košiba (Masatoshi Koshiba) su podelili jednu polovinu, a drugu je dobio Rikardo Đakoni (Riccardo Giacconi). Dejvis i Košiba su dobili nagradu zato što su ”žive uhvatili” neuhvatljive neutrine.
Poreklo neutrina su zvezde i naše Sunce, tj. produkt su fuzije lakih elemenata u teške, procesa koji se neprekidno događa u utrobama zvezda. To su prirodni neutrini. [Već smo napomenuli da neutrine može da stvori i čovek. U procesima sudara visokoenergetskih čestica u akceleratorima stvaraju se ”veštački” neutrini, takođe veoma teško uhvatljivi.] Dejvis je upravo onim neutrinima sa Sunca pripremio zasedu: u jednom rudniku zlata u Južnoj Dakoti (SAD) postavio je na dubini od 1.600 metara veliku posudu (600 tona) sa određenom hemikalijom i za oko 30 godina strpljivog rada ”uhvatio” oko 2.000 kosmičkih neutrina koji potiču sa Sunca.
Košibina grupa je to isto potvrdila na džinovskom detektoru ”Super-Kamiokande” u Japanu, ”ulovivši” 23. februara 1987. godine oscilirajuće neutrine koji su na svom putu kroz bestragiju stigli do naše Zemlje, izbačeni prilikom jedne daleke eksplozije supernove.
...Ovako smo o neutrinu otac i ja pisali pre desetak godina u našoj enciklopediji o 'Velikim otkrićima i pronalascima koja su promenila svet'. Više ne pratim subatomsku fiziku, ali sam siguran da ima novih otkrića i u vezi sa neutrinima. Sada se pretpostavlja, recimo, da postoji antičestica sa poluspinom, nazvana antineutrino, ili da postoji još jedan 'ukus' – 'sterilni neutrino'...
Nek' dalje nastavi priču o subatomskoj fizici neko ko o tome zna više i ume da piše, a ja ću da nastavim sa onim zbog čega sam i hteo danas da kažem nešto.
Potaknuti pisanjem dr ŠvrakićaŠvrakića, zapitajmo se, recimo, koliko ima neutrina u kosmosu?
Naučnici procenjuju da ih ima oko 300 u kubnom santimetru univerzuma. Ne zvuči mnogo? Uporedi sa sa gustinom normalne materije koju poznajemo, protona, neutrona i elektrona (koji se zajedno nazivaju 'barioni') – oko 10-7 u kubnom santimetru. To znači da bi bilo gde u kosmosu bili sretni da naletimo na makar jedan proton u kubiku, ali bi zato u istom prostoru imali milione neutrina. Dakle ono što nam izgleda kao prazan kosmos, zapravo je prepuno ovih malih čestica[4] koje jedva da možemo da detektujemo.
Vučić kaže da je vidljivi univerzum sfera prečnika oko 92 milijarde svetlosnih godina (1024 km). Znači da je ukupni broj neutrina u vidljivom kosmosu 1,2×1089! To je prilično mnogo – oko deset milijardi puta više od ukupnog broja bariona u kosmosu. Ipak, to je mnogo manje od famoznog broja gugola – 10100. Gugol je 100 milijardi puta veći od broja neutrina u čitavom univerzumu! To je jednako razlici između prečnika crvića i puta od Beograda do Novog Sada!
Iako oko priče o neutrinima pljušte Nobelove nagrade, niko ne zna kolika je tačna masa neutrina. To zavisi od toga da li neutrino prati Dirakova ili Majoranova statistiku[5]. Po prvoj, smatra se da je masa neutrina oko 0,3 eV[6] (ili 5,35 × 10-37 kg). Naučnici imaju samo indirektne dokaze da neutrini imaju bilo kakvu masu, ali koliko danas znamo, to su najlakše elementarne čestice u kosmosu. Tako da iako ima mnogo neutrina u univerzumu, svi oni zajedno ne teže mnogo. To znači da u zapremini zamišljene kocke stranica jedne astronomske jedinice (to je udaljenost Zemlja-Sunce, tj. 149,6 mil. km), ima samo 600 tona neutrina! To znači da masa neutrina u praznom kosmosu milionima kilometara okolo ima manju masu od jednog prosečnog solitera.
Još u početku sam rekao da neutroni prolaze kroz Zemlju bez problema, pa tako i kroz svakog od nas (sem Vučića!) sve vreme dok ja ovo pišem a ti čitaš. Pokušajmo da saznamo koliki je njihov broj...
Slika prikazuje tragove neutrina prilikom njihovog proletanja kroz komoru.
Broj solarnih neutrina koji dolaze do nas na Zemlju meri se nečim što se zove 'fluks', kojim naučnici mere protok materijala. Fluks solarnih neutrina za nas na Zemlji je oko 65 milijardi solarnih neutrina po kvadratnom santimetru Zemljine površine svake sekunde. To je baš mnogo čestica. Skoro sve one prolaze kroz Zemlju i izlaze na drugu stranu (o ovom 'skoro' malo kasnije). To znači da svake sekunde trilioni[7] neutrina prolaze i kroz tvoje telo, budući da si (čak) i ti transparentan za njih. Procena je oko 100 triliona u sekundi. To znači da tokom života kroz tvoje telo prostruji oko 1023 neutrona – to je skoro trilion triliona! To je veličine krtice. Znači da će do kraja života jedna krtica (trilion triliona) od neutrina proći kroz tvoje telo!
Danas se smatra da neutrini imaju sićušnu ali ne i nultu masu. Nekada se smatralo da su bez mase, pošto lete bezmalo brzinom svetlosti i nemoguće ih je 'zarobiti' pomoću gravitacije. Na kraju, kolika je masa tih čestica koje cirkulišu kroz nas?
Nije velika – možda ih ima na trilione ali im je ukupna masa je mala – oko 10-13 kilograma prostruji kroz naše telo tokom života. Procenjeno je da je do sada na našoj planeti živelo recimo 100 milijardi ljudi, ako računamo sve ljude od nastanka sveta do danas. To znači da je ukupna masa neutrina koji su prošli kroz svaku personu koja je do danas živela tokom njihovog veka... oko 0,15 grama!
 |
Neutrini su notorni 'izmenioci' oblika. Svaki se rađa kao jedan od tri tipa, ili 'ukusa' – elektronski, mionski ili tau – ali dok putuju mogu da promene ukus u hiljaditom delu sekunde, kao da nisu u stanju da odluče šta žele da budu. Neutrini se, poput ostalih subatomskih čestica, ponekad ponašaju i kao talasi. Ali kako neutrini putuju, ukusi talasa se kombinuju na različite načine. Ponekad kombinacija čini ono što je uglavnom elektronski neutrino, a ponekad uglavnom mionski neutrino. Budući da su neutrini kvantne čestice, i da su po defniciji čudni, oni nikad nisu samo jedan ukus već uvek mešavina ukusa. U vrlo, vrlo retkim slučajevima neutrini stupaju u reakciju sa drugim česticama; ako će reakcija da stvori elektron, onda neutrino u poslednjem trenutku dobije elektronski ukus; ako stvara mion, onda neutrino dobije mionsku aromu. Kao da kriza identiteta stidljivog neutrina može da se reši samo kada se konačno sretne sa drugom česticom... |
Imam još jedno interesantno pitanje: kako li bi izgledalo kada bi smo mogli da 'vidimo' neutrine?
Seti se maloprepomenutog fluksa solarnih neutrina. Kroz svaki kvadratni santimetar svake sekunde protekne oko 1011 neutrina, što zavisi od toga koliko smo daleko od Sunca. (Iza Plutonove orbite fluks je svakako manji, pošto se na tolikoj daljini neutrini šire na veću površinu.) 'Energetski fluks' svega što Sunce izrači iznosi oko 1.361 vati/m2 (to se naziva 'solarnom konstantom'[8]) – to pokazuje koliko energije dobijamo sa Sunca po kvadratno metru, na udaljenosti kolika je naša od njega. Ali pošto je Zemlja zakrivljena, primamo samo oko 342 W solarne energije po kvadratu površine (zato što veći deo površine nikad nije pod pravim uglom u odnosu na Sunčeve zrake). Oko 30% te energije je u vidljivom delu spektra. Deljenjem sa energijom jednog reprezentativnog fotona vidljive svetlosti na 500 nm, dobijamo da nam svake sekunde do kvadratnog santimetra povšine Zemlje stiže oko 2,6×1016 vidljivih fotona[9]. Znači, fluks vidljive svetlosti je mnogo veći od neutrinskog fluksa.
Ali šta je sa Mesecom? Ako pretpostavimo da Mesec dobija isti vidljivi fluks kao mi (pošto je otprilike na jednakoj udaljenosti od Sunca kao mi, a isto je sfernog oblika), možemo da izračunamo koliko Sunčeve svetlosti Mesec reflektuja ka nama. Mesec ima prosečan albedo nešto oko 12%, što znači da reflektuje oko 12% svetlosti koja padne na njega. Pošto reflektuje u svim pravcima, a ne samo ka Zemlji, proračun kaže da Mesec šalje oko 5,6×1010 vidljivih fotona po kv. cantimetru od onih koji stižu sa Sunca[10].
Šta bi drugo moglo da na noćnom nebu zasija na neutrinski način? Ne mnogo toga, ali postoji još jedan poznati emiter neutrina – supernove! Godine 1987, imali smo sreće da prisustvujemo supernovi koja je bila dovoljno blizu da možemo da je gledamo golim okom[11]. (Ko je bio živ tada a nije je gledao, nek' se teši da je bila vidljiva samo sa južne polulopte.) Supernove emituju enormno zračenje, i to ne samo u vidljivom spektru – rigaju beskonačan broj neutrina u univerzum, tako da kada bi mogli da vidimo neutrine, videli bi i njih. Nekoliko sati[12] pre nego što smo mogli da oučimo supernovu SN 1987A u Velikom Magelanovom oblaku (tj. pre nego što je vidljiva svetlost stigla do nas), ugledali bi zaslepljujući bljesak neutrina – epsku količinu, poplavu koja nikad nije bila izmerena u istoriji do tada. Da, detektovano je neverovatnih 24 neutrina[13]! Gromovito, a? Obzirom na to koliko ih je obično hvatano detektorima do 1987, bio je to stvarno zapanjujući broj neutrina viđenih u rasponu od samo nekoliko sati.
Veliki i Mali Magelanovi oblaci su sateliti naše galaksije. Ekspolozija je imala snagu veću od 100 miliona našeg Sunca.
Astrofizičar Hans-Thomas Janka i njegovi saradnici su uz pomoć banke superkompjutera stvorio ovaj 3-D model vreline koju stvara neutrinski vođena eksplozija zvezde.
Koliki bi to bio sjaj da smo mogli da ga 'vidimo'? Kada je na vrhuncu mahnitosti, supernova je za trenutak sjajnija od čitave galaksije iz koje potiče. Ono što je još 'zapanjujućije' to je činjenica da oko 99% ukupne energije koju emituje supernova odlazi u vidu neutrina, čestica koje ne možemo ni da vidimo. Supernova 1987A je emitovala nerazumno veliki broj neutrina – fizičari su procenili da je u eksploziji zvezde izbačeno u kosmos ukupno, računajući i ona 24 koja su snimili naši detektori, 1058 neutrina. Ali događaj je bio prilično daleko od nas – 168.001 svetlosnih godina, u potpuno drugoj galaksiji. Ipak to je zapanjujuće veliki broj neutrina, jer ih je u vreme kada su stizali na Zemlju, još uvek 3×1014 po kvadratu prolazilo kroz Zemlju. To je otprilike polovina one količine koja nam stiže sa Sunca! Ako ti to ne izgleda previše impozantno, dopusti da te podsetim – OVE ČESTICE SU DOLAZILE IZ DRUGE GALAKSIJE, 168 HILJADA SVETLOSNIH GODINA DALEKO OD BEOGRADA! Pošto smo već videli koliko je Sunce sjajno gledano neutronskim vidom, ova supernova je bila skoro jednako toliko sjajna – možda malo manje sjajna od punog Meseca.
Uglavno, ako bi bio u stanju da nekako 'vidiš' neutrine, Sunce bi ti bilo toliko neutrinski sjajno kao i Mesec u vidljivoj svetlosti. Odlično, ali – pa šta? Pa, neutrini proleću kroz normalnu materiju kao kroz maglu, klizeći kroz našu planetu kao da uopšte ne postoji. Znači da bi neutrinskim vidom mogao da vidiš Sunce bez obzira da li je iznad ili ispod horizonta! Nakon što Sunce uveče zađe, za tebe bi ostalo jednako sjajno, nimalo ne izgubivši time što se između tebe i Sunca nalazi Zemlja. Kasnije tokom noći, nekoliko sati posle zalaska, još uvek bi video Sunce kako sija ispod poda, jednako kao u podne. Sunce bi bilo zastrašujuće, uvek prisutno sjajno telo u tvom vidnom polju, otprilike jednako sjajno kao Mesec, bez obzira gde se nalaziš ili koje je doba dana. U 3 sata ujutro, ukoliko odeš u podrum tri sprata ispod zemlje, još uvek bi mogao da vidiš Sunce koje sija ispod tvojih nogu. Predivno!
To je stvarno čudno. Ne zaboravi činjenicu da mi zapravo ne možemo da vidimo neutrine, i nemamo pametan način da napravimo 'neutrinske naočare' kojima bi mogli da vidimo neutronsku svetlost kao što to postižemo uređajima za noćno gledanje i sl. Uostalom, neutrini ne primećuju ni Jupiter ili Zemlju – kako bi onda naša mrežnjača, ili bilo kakav detektor mogao da reaguje s njima? A ako bi nekako i uspeo da vidiš neutrine, mogao bi da vidiš jedino Sunce (i mnogo slabije ostale zvezde), jer ogromna većina neutrina oko nas dolazi sa Sunca. Pošto neutrini ne mogu da se odbijaju od drugih predmeta ka našim očima (kao što Sunčeva svetlost omogućava da vidimo predmete po dnevnom svetlu).
Usput, ako ti se desi da se nađeš na korak od pronalaska nevidljivog spreja, moraš da imaš na umu da ako učiniš sebe potpuno nevidljivim (što znači da svetlost prolazi kroz tebe), time ćeš postati potpuno slep – jer tvoje očne jabučice neće moći da zadrže nikakvu svetlost, što je prilično bitno, da ne kažem najbitnije za gledanje.
I na kraju, kako pričati o neutrinu a ne pomenuti onih nekoliko od tih ziliona koji IPAK stupe u interakciju sa materijom? Šta je s njima? Koliko neutrina se ustvari sudara sa nama?
Nešto ranije sam pomenuo da gotovo svi neutrini koji teku kroz naše telo ne stupaju u interakciju sa nama ninakoji način – oni samo prolete kroz nas, prolazeći kroz praznine unutar i između atoma u našim telima. To što na svom putu ne naleću ninašta dokaz je koliko praznog prostora ima u tipičnom atomu. Vrlo grubo govoreći, osećamo se čvrstim i značajnim za sebe zato što se naši atomi međusobno odbijaju – ne dolaze ni blizu da bi se dodirivali ili sudarali, održavajući veliku udaljenost među sobom zahvaljujući sopstvenim naelektrisanjima. Pošto neutrini ne poseduju električni naboj, oni mogu da se približe nekom elektronu (ili bilo kojoj drugoj čestici) bez osećaja snažne odbojne sile. Na taj način neutrini mogu slobodno da prolaze kroz 99,9999...% zapremine atoma koju čini prazan prostor. Gotovo sve vreme oni prolaze kroz atom (i kroz bezbrojne duge) bez sudara sa nekim od retkih mesta koje zauzimaju pojedine subatomske čestice.
Na samom kraju, pokušajmo da izračunamo verovatnoću da jedan neutrino stupi u interakciju sa ljudskim telom. Recimo da se radi o tvom telu. Da bi izvršili procenu, koristićemo tipičnu matematiku koja se koristi pri sudarima – poprečne preseke sudara, prosečne slobodne putanje i transmisiju kroz materijale.
Najpre, koliki je poprečni presek sudara[14] tipičnog solarnog neutrina sa atomima u našem telu? Zanemarićemo verovatnoću da neutrino pogodi elektron[15] i fokusirajmo se samo na protone i neutrone (budući da su mnogo veći i veća je šansa da će biti udareni). Poprečni presek neutrina zavisi od njegove energije, što mi znamo za solarne neutrine jer to možemo da izmerimo. Poznati grafikon prikazan u nastavku prikazuje energetski spektar solarnih neutrina, i pokazuje da većina njih dolazi sa Sunca sa energijom od oko 0,3-0,4 MeV (~4-6×10-14 džula). Poprečni presek neutrina zavisi od energije, pa je presek veći ukoliko je energija veća. Postoji kalkulacija da poprečni presek neutrina pri energiji od 2 MeV daje vrednost od 6×10-44 cm2. Nisam uspeo da pronađem vrednost za energije od 0,3-0,4 MeV, ali pretpostavljam da su svi ti brojevi dovoljno blizu za dalju procenu. Zato recimo da je gruba procena da svi solarni neutrini imaju poprečni presek od oko 10-44 cm2.
Spektar energija solarnih neutrina.
 |
Balonski eksperiment ANITA-I (Antarctic Impulsive Transient Antenna) poleteo je sa Antarktika pre tri godine u nebo. Ovaj Nasin balon je odleteo na visinu od 37 km, a zadatak mu je detekcija neutrina visoke energije (1018 eV). Detektovao je radio-pulseve koje emituje njihova interakcija sa pokrivačem Arktičkog leda. Od tada je do 2016. odletelo 4 ovakva balona. |
Dakle, obzirom na poprečni presek, možemo da izračunamo prosečni slobodni put neutrina sa pomenutim presekom koji prolaze kroz naša tela. (Šta znači prosečan slobodni put? To je prosečna udaljenost kroz koju neka čestica putuje pre nego što udari u nešto[16].) Prema Teoriji sudara, prosečan slobodni put iznosi približno 1 / (poprečni presek sudara × gustina materije u koju će udariti). Budući da razmatramo neutrine koji pogađaju protone i neutrone u našim telima, moramo da odredimo broj protona & neutrona po jedinici zapremine naših tela. Svi mi imamo gustinu izuzetno blisku gustini vode – voda ima gustinu oko 1.000 kg po m2[17], dok naša tela imaju oko 1.060 kg/m2. Zato hajde radi lakše analize da pretpostavimo da smo sačinjeni samo od vode. Obzirom da voda ima molekulsku težinu od 18,015 grama po molu, lako je izračunati da je broj protona & neutrona po jedinici zapremine u našem telu jednak 3,55×1028 po m3. Spojmo to zajedno, i dobićemo prosečan slobodni put solarnih neutrina kroz ljudsko telo:
Prosečan slobodni put = 1 / (10-48 m2 × 3,55 × 1028 čestica po m3)
= 2,818 × 1019 metara,
= skoro 3.000 svetlosnih godina!
Auuu, ispada da neutrino mora da leti kroz 3.000 svetlosnih godina debeo sloj vode (ili ljudskog tkiva) pre nego što udari u nešto od čega se sastoji voda (ili ljudi)!
Dakle, obzirom na veličinu naših tela, kolika je verovatnoća da se jedan neutrino sudari sa nekim od naših protona ili neutrona? Za ovo ponovo možemo da koristimo Teoriju sudara. Transmisija se definiše kao deo čestica koje prolaze kroz blok materijala date dužine bez sudara. Obzirom na prosečni slobodni put, izračunavanje transmisije je lako: ako odbacimo udove i pretpostavimo da je dužina tela oko 0,5 metara, dobijamo kalkulaciju:
Verovatnoća sudara = 1 – transmisija kroz vodu
= 1 – exp (– dužina tela / prosečan slobodni put)
= 1 – exp (– 0,5 m / 2,818 × 1019 m)
Ovo je nemoguće lako izračunati bez pomoći. Za to služi Wolfram|Alpha[18] – te tako dobijamo da je
Verovatnoća sudara = 1,77 × 10-20
Konačno, ako pomnožimo tu verovatnoću sa ukupnim brojem neutrina koji prolaze kroz naše telo tokom života (2,87 × 1023), dobijamo:
Prosečan broj sudara sa našim telom tokom života = 5.092
Znači, tokom prosečnoh ljudskog veka, oko 5.000 neutrina udari u neki od atoma u našem telu. To znači u proseku jedan nedeljno!
Ovakve proračune su radili mnogi i ranije. U zavisnosti od logike dobijani su različiti rezultati. Čitao sam (Science in Real Life blog) da je na osnovu rezultata koje su pribavili neutrinski vodeni detektori na Zemlji zaključeno da svakog od nas u proseku udari samo 1 neutrino tokom života... do istog zaključka je došao i Nobelovac John Bahcall.
Za kraj, zanimljivo je da na sajtu profesora fizike Calvina Johnsona piše da je oko pet hiljada ljudi na Zemlji 'okusilo' neutrino u svom telu nakon supernove 1987A, a da su verovatno jedan ili dvojica iskusili plavi fleš – u svom oku!
 |
Ništa ne bi smo znali o neutrinima da nije savremene nauke! Banka superkompjutera u Max Plannckovom institutu za astrofiziku u Minhenu. |
[1] Rekli smo da ova sila deluje na udaljenostima reda veličina od svega 10-15 milimetara.
[2] Pri istraživanju kosmičkih zrakova, Karl Anderson i Set Nedermajer su otkrili potpuno novu česticu, nazvanu prvobitno p mezon (tek kasnije mion), koja spada u leptone. Ima el. naelektrisanje -1, i masu mirovanja 105,6583668(38) MeV, ili 1,8835130(11)×10-28 kilograma.
[3] Ima masu mirovanja 1.776,99(29) MeV ili 3,16777(52)x10-27 kg.
[4] Teorija kaže da je neutrino čestica bez dimenzija ili zapremine. Međutim, veličinu možemo da definišemo kroz elektroslabu interakciju koja se meri u jedinicama nazvanim nanobarni (nb) koji iznose 10−33 cm² ili 10−37 m², odn. milijarditi deo veličine uranijumovog jezgra. Elektronov neutrino ima elektroslabi poprečni presek od 3,2 nanobarna, a tau neutrino 1,0 nanobarn.
[5] Jedna od najkomplikovanijih stvari sa kojom se čovek uhvatio u koštac u svojoj istoriji. Najkraće, Dirakovi fermioni imaju antičestice, a Majoranovi fermioni nemaju.
[6] Neki noviji Nobelovci smatraju da je ta masa najmanje 0,04 eV (7,1×10-38 kg).
Ako bi neutrino bio Majoranina čestica, onda bi on imao masu 0,060-0,161 eV (1,1×10-37 – 2,9×10-37 kg).
[7] Pazi kad u ovakvim textovima koji potiču sa drugog govornog područja naiđeš na brojeve preko milion. Naši prevodioci najčešće ne znaju matiš i lupaju. Sistemi imenovanja brojeva se razlikuju – zavisi koja je zemlja šta izabrala – mi smo nekad davno 'odabrali' francuski, tzv. modifikovani Chuquetov sistem, ali kao i u svemu, retko i slabo ga se pridržavamo...
Recimo, 1000 miliona (109) mi zovemo milijarda, a Amerikanci i Englezi bilion. Dalje, mi 1000 milijardi (1012) zovemo bilion, a Ameri trilion. Hiljadu puta veći broj (1015) mi zovemo (bar bi trebali) bilijarda, a Ameri i ostali njihovi kvadrilion, itd. Da bih izbegao zabunu, a ipak svestan nepravilnosti, ja u ovom textu zadržavam nazive velikih brojeva onako kako ih koriste u SAD, ali budi svestan toga.
[8] To nije fizička konstanta, već varira – u poslednjih 400 godina za oko 0,2%. Ipak, zbog različitih razloga ne dopire sva ta energija do površine Zemlje.
[9] Šta misliš, da li naše oko može da vidi jedan foton? Ako te interesuje ovaj odgovor, kao i mnogi drugi, računajući i priču o eksperimentima sa kosmičkim zracima i neutrinima i moje mišljenje o konačnoj sudbini kosmosa, možeš da pronađeš ovde!
[10] Priča i račun su komplikovani jer Mesečev sjaj prolazi kroz različite faze. Recimo, tokom prve i treće faze, vidljivi Mesec je 50% osvetljen Suncem, ali njegov sjaj iznosi samo oko 8% punog Meseca.
[11] Bila je to prva supernova vidljiva golim okom još od 1604.!
[12] Kažu da je supernova bila udaljena od nas 168.000 sv, godina. Opet kažu i ovo: da neutrini lete brzinom koja je samo 0,0006% manja od brzine svetlosti. moj račun kaže da bi neutrini došli do nas za 0,17 godina ranije – to je 62 dana ranije! Nema veze... ništa se bitno ne menja.
[13] Vodeni detektori Kamiokande II i IMB su detektovali 11 i 8 antineutrina (leptonski broj = −1) termalnog porekla, dok je scintilatorni detektor Baksan detektovao 5 neutrona (leptonski broj = +1).
[14] Kolizioni poprečni presek je definisan kao površina oko čestice u kojoj bi morao da se nađe centar druge čestice da bi moglo da dođe do sudara. U prevodu, prečnik tog preseka mora da buda manji od zbira poluprečnika dve čestice koje učestvuju u sudaru. Npr. ta površina za dva helijuma je 0,21 nm2 a za dva hlora 0,93 nm2.
[15] Klasični poluprečnik elektrona (tzv. Lorencov radijus) je 2,8179403227×10-15 m.
[16] U vazduhu, pri normalnom pritisku i na sobnoj temperaturi, molekuli (ima ih 2,7×1019 u cm3) se sudaraju prevalivši u proseku 68 nm.
[17] Toliko je na +4°C; recimo, na 100°C gustina vode je 958,35 kg/m2.
[18] Radi se o računarskom programu koji daje odgovore na SVE što ga pitaš! Posle razvoja dugog 25 godina, program je svetski prihvaćen izvor znanja u hiljadama oblasti. Iza svega stoji genije Stephen Wolfram, genije veći od Gejtsa, ali potpuno drugačije orijentisanog... Nekad davno sam pisao o njemu, ali od kada smo promenili server i to se zagubilo. Mislim da će Zorkić uskoro pobjaviti refresh.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
