Вперше в історії фізики виявили ознаки нейтрино на Великому адронному колайдері

Викладайте перший у CERN Facility Preview для майбутньої 3-річної дослідницької кампанії.

Міжнародна група Forward Search Experiment, очолювана фізиками з Каліфорнійського університету в Ірвіні, вперше виявила нейтрино-кандидат, вироблене Великим адронним колайдером у ЦЕРН Об’єкт поблизу Женеви, Швейцарія.

У науковій статті, опублікованій в журналі 24 листопада 2021 р фізичний огляд dУ 2018 році дослідники описують, як вони спостерігали шість взаємодій нейтрино під час експериментального запуску детектора емульсії під тиском, встановленого на LHC у 2018 році.

«До цього проекту не було жодних ознак нейтрино в колайдері частинок», — сказав співавтор Джонатан Фен, заслужений професор фізики та астрономії UCI та співкерівник колаборації FASER. «Цей важливий прорив є кроком до глибшого розуміння цих невловимих частинок і ролі, яку вони відіграють у Всесвіті».

Він сказав, що відкриття, зроблене під час пілота, дало його команді дві важливі відомості.

Детектор частинок FASER

Схвалений CERN детектор частинок FASER, який буде встановлений на Великому адронному коллайдері в 2019 році, нещодавно був доповнений приладом для виявлення нейтрино. Команда FASER на чолі з UCI використовувала менший детектор того ж типу в 2018 році, щоб зробити перші спостереження за невловимими частинками, що утворюються на коллайдері. За словами дослідників, новий інструмент зможе виявити тисячі взаємодій нейтрино протягом наступних трьох років. Джерело зображення: ЦЕРН

«По-перше, переконайтеся, що переднє положення точки взаємодії ATLAS в LHC є правильним місцем для виявлення нейтрино коллайдера», — сказав Фенг. «По-друге, наші зусилля продемонстрували ефективність використання емульсійного детектора для моніторингу цих типів взаємодії нейтрино».

Експериментальний прилад складався зі свинцевих і вольфрамових пластин, що чергуються з шарами емульсії. Під час зіткнень частинок в LHC деякі нейтрино викликали розрив щільних металевих ядер, створюючи частинки, які проходять крізь шари емульсії і створюють видимі сліди після обробки. Ці написи дають підказки про енергію та смак частинок — тау, мюон чи електрон — і чи є вони нейтрино чи антинейтрино.

READ  Церковний табір штату Іллінойс, який не потребував вакцинації або масок, був пов'язаний зі 180 випадками захворювання на COVID, повідомляє CDC.

За словами Фенга, емульсія працює так само, як і фотографія в епоху до цифрових камер. Коли 35-мм плівка піддається впливу світла, фотони залишають сліди, які виглядають у вигляді візерунків у міру розвитку плівки. Дослідники FASER також змогли побачити взаємодії нейтрино після того, як шари емульсії в детекторі були видалені та розроблені.

«Після перевірки ефективності підходу емульсійного детектора у спостереженні за взаємодією нейтрино, що генерується коллайдером частинок, команда FASER тепер проводить нову серію експериментів із повним інструментом, який набагато більший і значно більш чутливий», — сказав Фен. .

Карта досвіду FASER

Експеримент FASER розташований за 480 метрів від точки взаємодії Atlas на Великому адронному колайдері. За словами Джонатана Фенга, заслуженого професора фізики та астрономії UCI і співкерівника FASER Collaboration, це хороший сайт для виявлення нейтрино від зіткнень частинок на установці. Джерело зображення: ЦЕРН

З 2019 року він і його колеги готуються до проведення експерименту з використанням інструментів FASER для дослідження темної матерії LHC. Вони сподіваються відкрити темні фотони, що дасть дослідникам початкове уявлення про те, як темна матерія взаємодіє з природними атомами та іншою матерією у Всесвіті через сили, відмінні від гравітації.

Завдяки успіху в роботі над нейтрино протягом останніх кількох років команда FASER, що складається з 76 фізиків з 21 установи в дев’яти країнах, поєднує новий детектор емульсії з приладом FASER. У той час як експериментальний детектор важить близько 64 фунтів, прилад FASERnu буде більше 2400 фунтів, він буде більш реактивним і здатним розрізняти типи нейтрино.

сказав співавтор Девід Каспер, керівник спільного проекту FASER і доцент фізики та астрономії в UCI. «Ми відкриємо нейтрино найвищої енергії, отримане з штучного джерела».

READ  The Moon rocket test conducted by NASA on Saturday did not go as planned | Void

Що робить FASERnu унікальним, за його словами, це те, що в той час як інші експерименти змогли розрізнити один або два типи нейтрино, вони зможуть спостерігати всі три смаки, а також їх антинейтрино. Каспер сказав, що за всю історію людства було лише близько 10 спостережень тау-нейтрино, але він очікує, що його команда зможе подвоїти або потроїти цю кількість протягом наступних трьох років.

«Це неймовірно чудовий зв’язок із традиціями на факультеті фізики тут в UCI», – сказав Фен, продовжуючи спадок Фредеріка Рейнса, викладача-засновника UCI, який отримав Нобелівську премію з фізики за те, що був першим, хто відкрив нейтрино. “

«Ми провели експеримент світового класу у провідній у світі лабораторії фізики елементарних частинок у рекордні терміни та з дуже нетрадиційними ресурсами», — сказав Каспер. «Ми дуже вдячні Фонду Хейсінга-Саймонса та Фонду Сімонса, а також Японському товариству сприяння науці та CERN, які щедро підтримали нас».

Довідка: «Перші кандидати на взаємодію нейтрино в LHC» Хенсо Абреу та ін. (FASER Collaboration), 24 листопада 2021 р., доступно тут. фізичний огляд d.
DOI: 10.1103/ PhysRevD.104.L091101

Саванна Шівлі та Джейсон Аракава, доктор філософії з UCLA. Студенти фізики та астрономії також долучилися до дослідження.

You May Also Like

About the Author: Monica Higgins

"Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер"

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *