. Дубна: 1 oC
Дата 24.11.2020
rss vk ok fb twitter

nova neutrino

Самую загадочную и неуловимую элементарную частицу нейтрино «засекли» детекторами международного эксперимента NOvA, которые создали ученые ОИЯИ в большом коллективе с коллегами из разных стран.

210 ученых и инженеров из 39 институтов США, Бразилии, Великобритании, Греции, Индии, России и Чехии проводят в США эксперимент NOvA. Сложная аббревиатура NOvA в переводе с английской физической терминологии на русский язык простого человека означает: ученые изучают, куда деваются нейтрино, вылетающие из ускорителя в Национальной лаборатории имени Энрико Ферми (Фермилаб) близ американского города Чикаго в штате Иллинойс.

Эксперимент NOvA задумали больше десяти лет назад. Но в 2007 году администрация Президента Буша в десять раз сократила ожидаемое финансирование физики высоких энергий. Из-за отсутствия финансов развитие эксперимента NOvA было заморожено. Интересно, что в 2007 году сгорели как раз те магниты Большого адронного коллайдера, которые для ЦЕРНа построили в Фермилаб.

Только в 2010 году в Фермилаб создали прототип ближнего детектора NOvA, а в конце 2014 года заработали оба реальных детектора этого эксперимента – ближний и дальний. На днях коллаборация  NOvA опубликовала первые результаты работы обоих детекторов.

Ближний детектор находится в Фермилабе, в городке Батавия штата Иллинойс, на глубине 100 м под землей рядом с каналом ускорителя, рождающего нейтрино. Детектор измеряет исходный состав нейтринного пучка. Интенсивность исходного пучка нейтрино очень высокая: ускоритель  в Батавии генерирует примерно триллион нейтрино в секунду.

Дальний детектор высотой и шириной 16 м, длиной 62 м и массой 14 килотонн расположился в штате Миннесота на расстоянии 810 км от ускорителя Лаборатории имени Ферми и ловит там нейтринный пучок из Батавии.

На пути от ближнего к дальнему детектору меняются интенсивность и состав нейтринного пучка, летящего от ускорителя в Батавии. В Миннесоте регистрируют, какие именно нейтрино туда долетают – ведь существуют три разных типа нейтрино: электронные, мюонные и тау-нейтрино. Электронные нейтрино при взаимодействии с веществом детектора рождают электроны, мюонные нейтрино – мюоны, тау нейтрино – тау лептоны.

Исходный пучок нейтрино в Фермилабе состоит из мюонных нейтрино с примесью одного процента электронных нейтрино. Поэтому сравнивая состав нейтринного пучка, зарегистрированного на ближнем и дальнем детекторе, можно определить, сколько мюонных нейтрино по пути из Батавии в Миннесоту исчезли из пучка за счет превращения в электронные.

Если бы мюонные нейтрино по дороге из Батавии в Миннесоту не превращались в электронные, то дальний детектор, по расчетам экспериментаторов, зарегистрировал бы  201 мюонное нейтрино. На самом деле мюонных нейтрино детектор в Миннесоте обнаружил только в количестве 33. Такая разница, по мнению участников эксперимента NOvA, неоспоримо доказывает, что мюонные нейтрино превратились в электронные и тау-нейтрино.

А может, мюонные нейтрино просто исчезли из пучка, скажете вы, – а вовсе и не собрались ни в кого превращаться. А вот и нет, говорят экспериментаторы, превращение состоялось. Если бы мюонные нейтрино не превратились в электронные нейтрино, то дальний детектор в Миннесоте, по расчетам физиков, должен был зарегистрировать только одно-единственное электронное нейтрино.  А их – электронных – зарегистрировали целых шесть штук!

Эксперимент NOvA будет работать шесть лет, и уже сейчас он получил всего за полгода столько результатов, сколько в других нейтринных экспериментах набирали по нескольку лет. Это потому, что в Фермилабе удалось создать самый интенсивный в мире пучок нейтрино – мощностью 521 кВт. В начале следующего года планируется довести мощность этого нейтринного пучка до 700кВт, что позволит к концу 2016 года увеличить количество набираемых детекторами данных в три раза. И это хорошо. Потому что нейтрино хоть и является самой распространенной частицей во Вселенной, люди об этой частице мало что знают. Даже масса нейтрино неизвестна, и как узнать ее – пока загадка.    

Россия в эксперименте NOvA представлена двумя институтами: Институтом ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН), Физическим институтом им. П.Н.Лебедева (ФИАН) и Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ). Российские ученые участвовали во всех этапах создания детекторов, а сейчас занимаются обработкой и анализом данных эксперимента.

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить