Опубликованы первые результаты детектора ProtoDUNE по изучению нейтрино
Коллаборация DUNE опубликовала свою первую научную статью, основанную на данных, собранных с помощью однофазного детектора ProtoDUNE, расположенного на платформе Neutrino в ЦЕРН.
Результаты показывают, что детектор работает с эффективностью более 99%, что делает его не только самой большой, но и самой производительной камерой с жидким аргоном на сегодняшний день для изучения нейтрино.
«Эти первые результаты — отличная новость для нас, — говорят исследователи. «Они показывают, что детектор ProtoDUNE-SP работает даже лучше, чем предполагалось. Теперь мы готовы к созданию первых компонентов для детектора DUNE, которые будут включать модули детекторов на основе этого прототипа, но в 20 раз больше».
DUNE — это амбициозный международный эксперимент, который позволит измерить свойства крошечных элементарных частиц, называемых нейтрино. Нейтрино — самая распространенная частица материи во Вселенной, но поскольку они редко взаимодействуют с другими частицами, их невероятно трудно изучать.
Существует как минимум три различных типа нейтрино, и каждую секунду 65 миллиардов из них проходят через каждый квадратный сантиметр Земли. Путешествуя, они делают что-то особенное: меняются от одного типа к другому.
Ученые считают, что эти нейтринные осцилляции, а также осцилляции, связанные с нейтрино антивещества, могут помочь ответить на некоторые важные вопросы физики, такие как наблюдаемая асимметрия вещества и антивещества во Вселенной. DUNE также будет искать нейтрино от сверхновых и искать редкие субатомные процессы, такие как распад протона.
«ProtoDUNE-SP показывает, что мы можем масштабировать этот тип технологии до размера и разрешения, которые нам нужны, чтобы наконец поместить нейтрино под очень мощный микроскоп», — сказал Марцио Несси, координатор платформы CERN Neutrino.
Точное измерение этих колебаний ограничит и даже исключит некоторые теоретические модели и откроет новые пути для открытия и изучения редких субатомных явлений. Но чтобы получить эти точные измерения, ученым нужны невероятно большие, чувствительные и надежные детекторы.
DUNE предназначен для выявления природы осцилляций нейтрино путем запуска интенсивного пучка нейтрино из Фермилаба возле Чикаго через 1300 километров земли в четыре гигантских подземных модуля детекторов, расположенных на глубине 1,5 км в подземном исследовательском центре Сэнфорда в Южной Дакоте.
Два детектора ProtoDUNE в ЦЕРНе — один на основе однофазной, а другой на основе двухфазной технологии жидкого аргона — являются шагом к созданию огромных модулей детекторов DUNE, каждый из которых будет заполнен 17 000 тонн жидкого аргона. Отчет о техническом проектировании DUNE, опубликованный в феврале, является планом для создания этих модулей.
B. Abi et al. First results on ProtoDUNE-SP liquid argon time projection chamber performance from a beam test at the CERN Neutrino Platform, Journal of Instrumentation (2020). DOI: 10.1088/1748-0221/15/12/P12004