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目に見えない測定| MITニュース

2000年代初めの粒子物​​理学の分野に入ったときLindley Winslowは見えないことを測定するために、大規模な実験の中心に見舞われました。

科学者たちはKamioka Liquid Scintillator Antineutrino DetectorまたはKamLAND、すなわち日本アルプスの奥の洞窟鉱山の中に建てられた建物の大きさの粒子検出器を完成しました。 この実験は、一般的な物質を使用して数十億が通過亜原子粒子であるニュートリノを検出するように設計された。

ニュートリノはビッグバンで超新星星の死に至るまでの粒子が相互に作用して崩壊するすべての場所で生成されます。 彼らは物質とほとんど相互作用しないため、物質を生成する環境のクリーンメッセンジャーです。

2000年までに、科学者たちは、太陽を含むさまざまなソースからニュートリノを観測しており、粒子が振動によって他の “香り”に変化しているという仮説を立てました。 KamLANDは、日本の近くの原子炉で生成されたニュートリノからの距離とエネルギーの関数として振動を観察するように設計されました。

Winslowは大学院前の夏にKamLANDの努力に参加して、日本で数ヶ月を過ごした検出器の動作準備やデータの収集を助けた。

Winslowは「強化陸上巡洋艦の手動変速機に乗って鉱山で滝を過ぎ、長いトンネルを下る方法を学びました。 次に検出器の上に急な丘を上って行っていた。」とWinslowは言います。

2002年この実験は、最初にニュートリノ振動を検出した。

この発見に2016年の基礎物理学の画期的な賞を受賞した科学協力のメンバーであったウィンスローは「世界のどの誰もいないことを知っている科学の瞬間の一つでした。

経験はWinslowのキャリアパスを形成するために重要でした。 2020年に、彼女は、MITで物理学准教授を務め、KamLANDやその他の粒子検出実験を通してニュートリノを続け検索しています。

Winslowは「測定することは非常に難しいことを測定することが気に入っています」と言います。 「動機は最も小さなコンポーネントを発見し、それが私たちが住んでいる宇宙にどのような影響を与えるかについての努力から来ている。」

不可能を測定

Winslowはペンシルベニア州Chadds Fordで育った近所の森と小川を探索し、馬に乗ることを学びました。

彼女は天文学を勉強目的で大学に向けて西に向けた後、バークレーのカリフォルニア大学に入学して、次の10年の間に楽しま物理学、天文学の学士号を取得した修士号と博士号を取得しました。 物理学。

大学の中間にWinslowは、粒子物理学把握するのは難しい粒子を検出するための大規模な実験を学びました。 学部の研究プロジェクトのための検索は、彼女にスタンフォード大学のキャンパスの下で実行された実験的な極低温暗黒物質検索(CDMS)を紹介しました。 CDMSは超純水の銅と詰まる検出器で弱く相互作用する巨大粒子またはWIMPS(暗黒物質を構成するものと思われる仮想粒子)を検出するように設計された。 彼女の最初の研究プロジェクトでWinslowは、実験の次の世代のための銅のサンプルの分析を助けた。

Winslowは「銅を調達することから、基本的に不可能であることを測定する実験を構築する方法に至るまで、すべての部分がどのように動作するかを見るのが好きでした。」とWinslowは言います。

後で彼女の量子力学教授であり、最終的な論文の顧問が促進したKamLANDと作業は、ニュートリノと他の基本的な粒子を見つけるための実験を設計するためにインスピレーションを与えました。

“小さな粒子は、大きな問題”

博士号を完了した後、Winslowは、MITの物理学の教授であるJanet Conradとポスドクを経ています。 ConradのグループでWinslowは実験室の基本的なプロジェクトを超えてアイデアを自由に移動することができました。 ある日、ナノ結晶のためのビデオを見た後にコンラッドは原子スケールの物質が粒子検出に役立つことができるか疑問に思うしました。

「私は彼女が「このナノ結晶は、本当にクールです。 それらとは何をすることができますか? 行く!」 私は行ってそれについて考えています。」とWinslowは言います。

彼女はすぐにアイデアを思い出しました。 興味深いの同位体で作られたナノ結晶は、液体シンチレータに溶解されて、より敏感なニュートリノ検出を実現することができている場合どうでしょうか Conradはそれが良いアイデアだと思ってWinslowがプロジェクトを進行するための補助金を模索するように助けた。

2010年には、Winslowは女性科学フェローシップのためのロレアルと彼女は検出器を操作すると計画した量子ドット(ナノ結晶のようなもの)について、彼女がNuDotと命名したナノ結晶の実験に投資した補助金を受けました。 ポスドクを終了したとき、彼女はロサンゼルスのカリフォルニア大学で教授職を受け入れてNuDotの計画を継続立てました。

冷たい取引

WinslowはUCLAで2年を過ごした。 ニュートリノは新しいターゲットの周りを回ったとき:ニュートリノない二重ベータ崩壊、観察すると、ニュートリノ自体反粒子であることを証明することができる仮想のプロセスです。 なぜ宇宙が反よりも多くの物質を持っているかどうか説明してください。

MITで物理学の教授であり、部門長であるPeter Fisherは、二重ベータ崩壊を調査する人を雇うしようとしました。 彼はその対価として交渉したWinslowに仕事を提案した。

Winslowはこう回想します。 「私が欲しいのは、希釈冷蔵庫と彼に言いました。 “これらの基本的な価格は、小さくない素粒子物理学で多くのことを要求します。しかし、彼は「完了!」

Winslowは2015年にMIT教授陣に参加してマクロの決定をミリケルビン温度に冷却して、二重ベータ崩壊やその他の興味深い粒子の熱信号を見つけることができる新しい希釈冷蔵庫を実験室に設置しました。 現在、彼女はNuDotと新世代のKamLANDで作業を続けるし、ニュートリノない二重ベータ崩壊を観察するように設計されたより大きな希釈冷蔵庫を使用した、イタリアの大規模地下実験的なCUOREの主要メンバーでもあります。

Winslowはまた、ハリウッドでの彼女の評判を獲得しました。 2016年MITに定着しながらUCLAの同僚は彼女を映画「ゴーストバスターズ」のリメイクコンサルタントとして推薦しました。 セットデザイン部門は、映画のキャラクターの一人、粒子物理学者の研究室を舞台に上げる方法についてのアイデアを探していました。 Winslowは「クリーンアップする必要がゴミが非常に多くの研究室を受け継いました。 古い科学機器でいっぱいになった巨大な箱の中には錆び始めました。」とWinslowは言います。 “[The producers] 第ラボに来て「これは完璧です!」 そして、最終的には本当に楽しいコラボレーションでした。」

2018年に、彼女の仕事は、理論家Benjamin Safdiが接近したとき驚くべき変化をもたらした。 そのMITでMITの物理学者Jesse Thalerと元大学院生Yonatan Kahn PhD ’15とABRACADABRAという思考実験を考案して、他の仮想粒子を検出しました。 、アクシオンは、相互作用するアクシオンを待って検出することができる強力な磁場を持つ中性子星の一種であるマグネターをシミュレートして作成されました。 SafdiはWinslowの冷蔵庫について聞いて、そのアイデアをテストするために、内部にセンサーを設計することができるかどうかだろうしました。

全く新しい実験を設計する機会に飛び込んだWinslowは「MITという驚くべき点の一例でした。 最初の実行が成功しでABRACADABRA検出器は、アクシオンの証拠を見ていません。 チームは現在、Winslowの安定的な成長の検出器に追加するために、より大きな感度で、より大きなバージョンを設計しています。

Winslowは「これが今後25年の間に、私たちのグループのビジョンの一部です。小さな粒子を検出することができる大規模な実験を構築して、大きな質問に答えることです。」とWinslowは言います。

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Shiraki Emiko

「認定されたツイッターバフ。フリーランスのゲーマー。内向的。プロのクリエーター。憤慨するほど謙虚な探検家。フードアドボケイト。」

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