Mga Paghahanap para sa Pinakamaliit na Particle ng Uniberso para sa Mga Sagot sa Kanyang Pinakamalaking Katanungan

Ang physicist ng particle na si Lindley Winslow ay naghahanap ng pinakamaliit na mga particle ng uniberso upang makahanap ng mga sagot sa kanilang mga pinakamalaking katanungan.

Nang siya ay pumasok sa larangan ng pisika ng maliit na butil noong unang bahagi ng 2000, si Lindley Winslow ay lumusot sa gitna ng isang dakilang eksperimento upang masukat ang hindi nakikita.

Tinatapos na ng mga siyentista ang Kamioka Liquid Scintillator Antineutrino Detector, o KamLAND, isang detektor ng maliit na butil na laki ng gusali na itinayo sa isang lungga ng yungib na malalim sa Japanese Alps. Ang eksperimento ay idinisenyo upang makita ang mga neutrino – mga subatomic na partikulo na dumadaan ng bilyun-bilyong tao mula sa ordinaryong bagay.

Ang mga neutrino ay ginawa saanman ang mga particle ay nakikipag-ugnay at nabulok. Big Bang sa pagkamatay ng mga bituin sa supernovas. Bihira silang nakikipag-ugnay sa bagay at samakatuwid ay buo ang mga messenger ng mga kapaligiran na lumilikha sa kanila.

Pagsapit ng 2000, naobserbahan ng mga siyentipiko ang mga neutrino mula sa iba`t ibang mga mapagkukunan, kabilang ang araw, at ipinapalagay na ang mga maliit na butil ay inilabas sa iba’t ibang “lasa”. Ang KamLAND ay idinisenyo upang obserbahan ang pag-oscillation sa mga neutrino na ginawa ng mga nuclear reactor na malapit sa Japan bilang isang function ng distansya at enerhiya.

Sumali si Winslow sa pagsisikap ng KamLAND ng tag-init bago nagtapos sa paaralan at gumugol ng mga buwan sa Japan na tinutulungan ang detektor na maghanda para sa trabaho at pagkatapos ay mangolekta ng data.

Si Lindley ay nanalo

Ang MIT particle physicist na si Lindley Winslow ay naghahanap ng pinakamaliit na mga particle ng uniberso upang makahanap ng mga sagot sa kanilang mga pinakamalaking katanungan. Kredito: M. Scott Brauer

“Natutunan kong magmaneho ng isang manu-manong gearbox papunta sa minahan sa mga pinapatakbo na land cruiser, dumaan sa isang talon at pababa ng isang mahabang lagusan, pagkatapos ay kailangan naming umakyat sa isang matarik na burol sa tuktok ng detector,” sabi ni Winslow.

Noong 2002, ang eksperimento ay nakakita ng mga neutrino oscillation sa kauna-unahang pagkakataon.

“Ito ay isa sa mga sandaling iyon sa agham nang may nalalaman ka na hindi alam ng iba sa mundo,” sabi ni Winslow, na bahagi ng pakikipagtulungan ng Siyentipikong Breakthrough in Basic Physics para sa pagtuklas noong 2016.

Ang karanasan na ito ay mahalaga sa paghubog ng landas sa karera ni Winslow. Nagsilbi siya bilang isang propesor ng pisika noong 2020. MAYnagpapatuloy sa kanyang paghahanap para sa mga neutrino kasama ang KamLAND at iba pang mga eksperimento sa pagtuklas ng maliit na butil na mayroon siyang isang kamay sa disenyo.

“Gusto ko ang hamon ng pagsukat ng mga bagay na napaka, napakahirap sukatin,” sabi ni Winslow. “Ang pagganyak ay nagmumula sa pagsubok na tuklasin ang pinakamaliit na mga bloke ng gusali at kung paano nakakaapekto ang uniberso na tinitirhan natin.”

Sukatin ang imposible

Si Winslow ay lumaki sa Chadds Ford sa Pennsylvania at ginalugad ang kalapit na mga kagubatan at sapa, at natutunan ding sumakay ng mga kabayo, kahit na mapagkumpitensya sa high school.

Itinakda niya ang kanluranin upang mag-aral ng astronomiya para sa pamantasan at tinanggap siya sa University of California sa Berkeley, kung saan masayang ginugol niya sa susunod na dekada, kumita ng kursong bachelor sa pisika at astronomiya, na sinundan ng master at degree ng doktor. pisika

Nalaman ng mid-unibersidad na Winslow ang tungkol sa pisika ng maliit na butil at ang mahusay na mga eksperimento na ginawa upang makita ang mahirap na mga maliit na butil. Ang paghahanap para sa isang undergraduate na proyekto sa pagsasaliksik ay ipinakilala sa kanya sa Cryogenic Dark Matter Search, o CDMS, isang eksperimento na isinagawa sa ilalim ng campus ng Stanford University. Ang CDMS ay idinisenyo upang makita ang mahinang pakikipag-ugnay ng malalaking mga maliit na butil o WIMPS (mga hypothetical na partikulo na naisip na binubuo ng madilim na bagay) sa mga detektor na nakabalot sa ultrapure na tanso. Para sa kanyang unang proyekto sa pagsasaliksik, tinulungan ni Winslow na pag-aralan ang mga sample ng tanso para sa susunod na henerasyon ng eksperimento.

“Gusto kong makita kung paano gumagana ang lahat ng mga bahaging ito, mula sa pagbibigay ng tanso hanggang sa pag-alam kung paano bumuo ng isang eksperimento upang masukat ang imposible,” sabi ni Winslow.

Ang kanyang trabaho sa KamLAND, na pinadali ng propesor ng quantum mechanics at panghuli na tagapayo sa thesis, ay lalong nagbigay inspirasyon sa kanya na magdisenyo ng mga eksperimento upang maghanap ng mga neutrino at iba pang mga elementong elementarya.

“Maliit na mga maliit na butil, malalaking katanungan”

Matapos makumpleto ni Winslow ang kanyang titulo ng doktor, kumuha siya ng posisyon sa postdoctoral kasama si Janet Conrad, isang propesor ng pisika sa MIT. Sa pangkat ni Conrad, nagkaroon ng kalayaan si Winslow na galugarin ang mga ideya na lampas sa pangunahing mga proyekto ng lab. Isang araw, matapos mapanood ang isang video tungkol sa mga nanocrystal, nagtaka si Conrad kung ang mga materyal na sukat ng atomic ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa pagtuklas ng maliit na butil.

“Ang cool talaga ng mga nanocrystal na ito.” Naalala ko yung sinabi mo. Ano ang magagawa natin sa kanila? Pumunta ka! ‘ At naisip ko rin iyon, “sabi ni Winslow.

Hindi nagtagal ay bumalik siya na may ideya: Paano kung ang mga nanocrystal na gawa sa mga kagiliw-giliw na isotopes ay maaaring matunaw sa isang likidong scintillator upang makamit ang mas tumpak na pagtuklas ng neutrino? Naisip ni Conrad na ito ay isang magandang ideya at tinulungan si Winslow na humingi ng mga gawad upang mapanatili ang proyekto.

Noong 2010, iginawad kay Winslow ang L’Oréal para sa Women in Science Fellowship at nakatanggap ng pakikisama para sa eksperimento ng nanocrystal na tinawag niyang NuDot para sa mga tuldok na kabuuan (isang uri ng nanocrystal) na binalak niyang magtrabaho sa isang detektor. Nang natapos ang kanyang titulo ng doktor, tinanggap niya ang posisyon ng guro sa University of California sa Los Angeles, kung saan nagpatuloy siyang gumawa ng mga plano para sa NuDot.

Malamig na bargain

Si Winslow ay gumugol ng dalawang taon sa UCLA sa isang oras nang ang paghahanap para sa mga neutrino ay umikot sa isang bagong target: ang pagkabulok ng double-beta nang walang neutrino, isang proseso ng hipotesis na, kung sinusunod, ay patunayan na ang neutrino ay ang antiparticle din nito. Ipaliwanag kung bakit ang uniberso ay naglalaman ng higit na bagay kaysa sa antimatter.

Si Peter Fisher, propesor ng pisika at pinuno ng departamento sa MIT, ay nais na kumuha ng sinuman upang magsaliksik ng dobleng pagkabulok ng beta. Inalok niya ito kay Winslow, na tumawad para sa trabaho.

“Sinabi ko ang gusto ko ay ang dilution ref,” naalala ni Winslow. Ang batayang presyo para sa isa sa mga ito ay hindi maliit at nangangailangan ng marami sa pisika ng maliit na butil. Ngunit ‘tapos na!’ Ito ay tulad ng. “

Sumali si Winslow sa guro ng MIT noong 2015 at nag-install ng isang bagong dilution ref sa kanyang lab na papayagan itong palamig ang macroscopic crystals sa millikelvin na temperatura upang maghanap ng mga lagda ng init mula sa doble na pagkabulok ng beta at iba pang mga kagiliw-giliw na mga particle. Ngayon ay patuloy siyang nagtatrabaho sa NuDot at sa susunod na henerasyon ng KamLAND at isa ring pangunahing miyembro ng CUORE, isang napakalaking eksperimento sa ilalim ng lupa na isinagawa sa Italya na may mas malaking dilution ref na dinisenyo upang obserbahan ang dobleng beta pagkabulok ng kawalan ng kalinisan.

Ginawa rin ni Winslow ang kanyang marka sa Hollywood. Noong 2016, habang nakatira sa MIT, inirekomenda siya ng isang kasamahan sa UCLA bilang consultant para sa muling paggawa ng “Ghostbusters”. Ang itinakdang departamento ng disenyo ay naghahanap ng mga ideya kung paano i-entablado ang isa sa mga character ng pelikula, isang lab ng pisika ng pisik. “Nagmana ako ng isang lab na may maraming halaga ng scrap na malilinis – malaking crates na puno ng mga lumang pang-agham na kagamitan, na ang ilan ay nagsisimulang kalawangin,” sabi ni Winslow. “[The producers] pumunta sa aking lab at sabihin, “Ito ay perpekto!” sinabi. At nagtapos ito sa pagiging isang talagang nakakatuwang pakikipagtulungan. “

Noong 2018, nakakagulat na nagbago ang kanyang trabaho nang ang physicist ng MIT na si Jesse Thaler at dating mag-aaral na nagtapos na si Yonatan Kahn ay nakipagtagpo sa teoristang Benjamin Safdi sa MIT, na, kasama ang PhD ’15, ay nagdisenyo ng isang pag-iisip na eksperimento na tinawag na ABRACADABRA upang makita ang isa pang mapagpahiwatig na maliit na butil, ang axis, isang simulate magnetar – isang uri ng bituin ng neutron Sa matinding magnetikong mga patlang na dapat gawin ang mga interactive na palakol na madaling makita. Narinig ni Safdi ang tungkol sa ref ni Winslow at nagtaka kung makakagawa siya ng detector dito upang masubukan ang ideya.

“Ito ay isang halimbawa ng pagiging perpekto na MIT,” naalaala ni Winslow, na hindi nakuha ang pagkakataong magdisenyo ng isang ganap na bagong eksperimento. Ang detektor ng ABRACADABRA ay hindi nag-ulat ng ebidensya ng axis sa unang tagumpay nito. Ang koponan ay nagdidisenyo ngayon ng mas malalaking mga bersyon na may higit na katumpakan upang mag-ambag sa patuloy na lumalagong mga detector ni Winslow.

“Bahagi ito ng paningin ng aking pangkat sa susunod na 25 taon: upang makagawa ng malalaking eksperimento na makakakita ng maliliit na mga maliit na butil, upang sagutin ang malalaking katanungan,” sabi ni Winslow.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.