Эксперимент с нейтрино показал беспрецедентное измерение

2 998

Крошечные частицы, известные как нейтрино, являются отличным инструментом для изучения атомных ядер. В отличие от электронов или протонов не имеют электрического заряда и взаимодействуют с ядром атома только через слабую ядерную силу.

Это делает их уникальным инструментом для исследования строительных блоков материи. Но проблема в том, что трудно производить и обнаруживать, и очень сложно определить энергию, которую имеет нейтрино, когда она попадает в атом.

На этой неделе группа ученых, работающих над экспериментом MiniBooNE, сообщила о прорыве: они смогли идентифицировать точно известные энергии мюонных нейтрино, ударяющие по атомам. В результате исключается основной источник неопределенности при тестировании теоретических моделей нейтринных взаимодействий и нейтринных колебаний.

«Вопрос о энергии очень важен, — сказал Джошуа Шпиц, доцент в Мичиганском университете и один из руководителей команды, который сделал это открытие вместе с Джозефом Гранжем в Национальной лаборатории Аргонне. «Чрезвычайно редко можно узнать энергию нейтрино и сколько энергии она переносит на целевой атом. Для нейтринных исследований ядер это достигнуто впервые ».

Чтобы узнать больше о ядрах, физики снимают частицы на атомах и измеряют, как они сталкиваются и разлетаются. Если частицы достаточно велика, ядро, пораженное частицей, может разделиться и выявить информацию о субатомных силах, которые соединяют ядро ​​вместе.

Но для получения наиболее точных измерений ученые должны знать точную энергию частицы, разрушающей атом. Это, однако, практически невозможно при проведении экспериментов с нейтрино.

Смотрите также  Физики узнали, что составляет массу протона

Как и другие эксперименты с мюонными нейтрино, MiniBooNE использует пучок, который содержит мюонные с диапазоном энергий. Поскольку нейтрино не имеют электрического заряда, у ученых нет «фильтра», который позволяет им выбирать нейтрино с определенной энергией.

Однако ученые MiniBooNE разработали умный способ идентифицировать энергию подмножества мюонных нейтрино, поражающих детектор. Они поняли, что их эксперимент получает некоторые мюонные нейтрино, которые имеют точную энергию 236 миллионов электронвольт (МэВ). Эти проистекают из распада каонов в покое от детектора MiniBooNE, выходящего из алюминиевого сердечника поглотителя частиц пучка NuMI, который был построен для других экспериментов.

Энергетические каоны распадаются на мюонные с рядом энергий. Трюк состоит в том, чтобы идентифицировать мюонные нейтрино, которые выходят из распада покоящихся каонов. Следовательно, сохранение энергии и импульса требует, чтобы все мюонные нейтрино, выходящие из распада каонов, должны иметь точную энергию 236 МэВ.

«Результат примечателен, — сказал Рекс Тайлоэ, сопредседатель сотрудничества MiniBooNE и профессор физики в Университете Индианы. «Мы смогли извлечь этот результат из-за хорошо понятого детектора MiniBooNE и наших предыдущих тщательных исследований нейтринных взаимодействий за 15 лет сбора данных».

Шпиц и его коллеги уже работают над следующим моноэнергетическим результатом нейтрино. Второй нейтринный детектор, расположенный вблизи MiniBooNE, называемый MicroBooNE, также принимает мюонные от поглотителя NuMI, расположенного в 102 метрах от него. Поскольку MicroBooNE использует технологию жидкого аргона для регистрации нейтринных взаимодействий, Шпиц оптимистично отмечает, что данные MicroBooNE предоставят еще больше информации.

Смотрите также  Физики представили первую в истории фотографию квантовой запутанности

«MicroBooNE обеспечит более точные этого с известной энергией», — сказал он. «Результаты будут чрезвычайно полезны для будущих экспериментов с колебаниями нейтрино».


Больше информации: A. A. Aguilar-Arevalo et al. First Measurement of Monoenergetic Muon Neutrino Charged Current Interactions, Physical Review Letters (2018). DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.141802 

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
2 Комментарий
Первые
Последние Популярные
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Владимир
Владимир
Гость
3 лет назад

Нейтрино — это не то, о чем Вы думаете! НЕЙТРИНО — всего лишь сгусток свернутого первичного поля, ввиду чего не имеет ни массы, ни заряда, а в определенном сочетании с энергией (фотоны, масса покоя которых тоже ноль) образует само вещество. Таким образом, неверен сам первоначальный подход к теории, не говоря уже о практике. И только уразумев, что НЕЙТРИНО — свернувшийся, при искривлении первичного вакуума, кусок первичного поля. (вспомните шарики в теории РЕШЕТКИ) можно будет решить многие проблемы, если не все. Если хорошо вникнуть в данную теорию «нейтрино — кусок первичного поля» это объяснит наличие, воздействие и взаимодействие других известных сил,… Подробнее »

Дмитрий Иванов
Участник
Ответить на  Владимир
3 лет назад

Вы,простите, в каком университете преподаёте?

2
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x