Коллектив исследователей из 21 научного центра 9 стран мира опубликовал сообщение об обнаруженных на детекторе FASER Большого адронного коллайдера частицах, которые названы кандидатами в нейтрино.
В коллаборации FASER 21 научный центр 9 стран мира представляют 76 ученых, в числе которых – сотрудники Объединенного института ядерных исследований Сергей Дмитриевский, Юрий Горнушкин, Светлана Васина.
В статье, опубликованной 24 ноября в журнале Physical Review D , исследователи описывают шесть взаимодействий нейтрино, которые они наблюдали во время пилотного запуска компактного эмульсионного детектора FASERν в 2018 году.
Детектор FASER размещен в боковом туннеле Большого адронного коллайдера, за 480 м до детектора ATLAS по ходу пучка коллайдера.
По словам соруководителя коллаборации FASER Джонатана Фенга, до проекта FASER на коллайдере частиц никогда не наблюдалось никаких признаков нейтрино. Открытие, сделанное во время пилотного запуска, подтвердило, что положение детектора FASER выбрано правильно для обнаружения нейтрино из коллайдера, считает Фенг. И добавляет, что пойманные кандидаты в нейтрино продемонстрировали эффективность использования эмульсионного детектора для такого рода задач.
Конструкция эмульсионного детектора представляет собой повторяющуюся структуру из 1000 эмульсионных пленок, чередующихся с пластинами вольфрама толщиной 1 мм. Эмульсионная пленка размером 25 см × 25 см состоит из двух слоев эмульсии (каждый толщиной 70 мкм), налитых на обе стороны пластиковой основы толщиной 200 мкм. Общая масса вольфрамовой мишени – 1,2 тонны.
Частицы, попадают в эмульсионные пленки и оставляют в них следы своего движения – треки. По длине, траектории треков, характеру движения частиц, по выделенной во время движения энергии и характеру распада и распознаются попадающие в детектор частицы.
«Проверив эффективность детектора эмульсии для наблюдения взаимодействий нейтрино на коллайдере частиц, команда FASER теперь готовит новую серию экспериментов с прибором, который намного больше и значительно более чувствителен», – сообщил Фенг.
Коллаборация рассчитывает на новом мощном детекторе нейтрино зарегистрировать более 10 000 нейтринных взаимодействий в следующем сеансе работы Большого адронного коллайдера, начиная с 2022 года. В отличие от других детекторов нейтрино, установка FASERν может наблюдать все три разновидности нейтрино и антинейтрино.
За всю историю человечества было всего около 10 наблюдений тау-нейтрино, но участники FASER ожидают, что их команда сможет удвоить или утроить это число в течение следующих трех лет.