Международен екип постигна първото по рода си откриване на кандидати за неутрино, произведени от Големия адронен колайдер - най-голямото научно съоръжение в света в ЦЕРН, близо до Женева, Швейцария.
В статия, публикувана на 24 ноември 2021 г. в списание Physical Review D, изследователите описват как са наблюдавали шест взаимодействия на неутрино по време на пилотно стартиране на компактен емулсионен детектор, инсталиран в LHC през 2018 г.
„Преди този проект никога не е имало следи от неутрино в колайдер на частици“, отбелязва съавторът Джонатан Фън (Jonathan Feng), професор по физика и астрономия в Калифорнийския университет, Ървайн (UCI), и съръководител на колектива, работещ с детектора FASER. „Този значителен пробив е стъпка към развитието на по-задълбочено разбиране на тези неуловими частици и ролята, която те играят във Вселената".
Той съобщава, че откритието, направено по време на пилотното проучване, е дало на екипа му две важни информации.
Детекторът за частици FASER, който получи одобрение от CERN за инсталиране в Големия адронен колайдер през 2019 г., наскоро бе допълнен с инструмент за откриване на неутрино. Екипът на FASER, ръководен от UCI, използва по-малък детектор от същия тип през 2018 г., за да направи първите наблюдения на неуловимите частици, генерирани в колайдер. Новият инструмент ще може да открива хиляди неутрино взаимодействия през следващите три години, разказват изследователите. Кредит: CERN
„Първо, той потвърди, че позицията пред точката на взаимодействие на ATLAS в Големия адронен колайдер е правилното място за откриване на колайдерни неутрино“, отбеляза Фън. „Второ, нашите усилия показаха ефективността на използването на емулсионен детектор за наблюдение на тези видове взаимодействия на неутрино".
Пилотният инструмент е съставен от оловни и волфрамови плочи, редуващи се със слоеве емулсия. По време на сблъсъците на частици в Големия адронен колайдер, някои от частиците неутрино се разбиват в ядрата на плътните метали, създавайки частици, които преминават през емулсионните слоеве и създават следи, които са видими след обработка. Тези графики дават улики за енергиите на частиците, техните видове – тау-неутрино, мюонно или електронно неутрино – и дали са неутрино или антинеутрино.
Според Фън, емулсията работи по начин, подобен на фотографията в ерата преди цифровите камери. Когато 35-милиметровият филм е изложен на светлина, фотоните оставят следи, които се разкриват като на филмова лента. Изследователите на FASER успяват и да видят взаимодействията на неутрино след отстраняване на емулсионните слоеве на детектора.
„След като провери ефективността на подхода на емулсионния детектор за наблюдение на взаимодействията на неутрино, произведени в колайдера на частици, екипът на FASER сега подготвя нова серия от експерименти с пълнотразмерен инструмент, който е много по-голям и значително по-чувствителен“, съобщава Фън.
Експериментът FASER е разположен на 480 метра от точката на взаимодействие ATLAS в Големия адронен колайдер. Според Джонатан Фън, изтъкнат професор по физика и астрономия на UCI и сълидер на FASER Collaboration, това е добро място за откриване на неутрино, които са резултат от сблъсъци на частици в съоръжението. Кредит: CERN
От 2019 г. Фън и колегите му се подготвят да проведат експеримент с инструменти FASER за изследване на тъмната материя в Големия адронен колайдер. Те се надяват да открият тъмни фотони, което ще даде на изследователите първи поглед върху това как тъмната материя взаимодейства с нормалните атоми и другата материя във Вселената чрез негравитационни сили.
Екипът на FASER – състоящ се от 76 физици от 21 институции в 9 държави – сглобява нов емулсионен детектор, подобен на FASER. Докато пилотният детектор тежи около 30 кг, инструментът FASERnu ще бъде повече от 1.1 тона и ще бъде много по-реактивен и ще може да различава различните разновидности на неутриното.
„Като се има предвид мощността на нашия нов детектор и неговото базово местоположение в CERN, очакваме да можем да запишем повече от 10 000 неутрино взаимодействия при следващото стартиране на Големия адронен колайдер, започващо през 2022 г.“, прогнозира съавторът Дейвид Каспър (David Casper), съавтор на проекта FASER - лидер и доцент по физика и астрономия в UCI. „Ще открием най-високоенергийните неутрино, които някога са били произвеждани от източник, създаден от човека".
Това, което прави FASERnu уникален, обяснява Каспър, е, че докато други експерименти са успели да разграничат един или два вида неутрино, той ще може да наблюдава и трите вида плюс техните антинеутрино аналози. Каспър съобщава, че е имало само около 10 наблюдения на тау неутрино през цялата човешка история, но очаква екипът му да удвои или утрои този брой през следващите три години.
Справка: “First neutrino interaction candidates at the LHC” by Henso Abreu et al. (FASER Collaboration), 24 November 2021, Physical Review D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.104.L091101
Източник: For the First Time Ever, Physicists Detect Signs of Neutrinos at Large Hadron Collider
UC Irvine
Още по темата
Физика
Физици обявиха резултати, увеличаващи доказателствата за нова фундаментална физика
Физика
"Чаровна" частица се колебае между античастица и обратно, също като котката на Шрьодингер
Физика
Първата материя във Вселената е била идеална течност
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари