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  Rocket Lab відкладає запуск і тестування відновлення Electron на понеділок

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  NASA змусили скасувати запланований на 2022 рік запуск місії на астероїд Психея

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.