На Большом адронном коллайдере зарегистрировали мюонные нейтрино

Нейтрино, известные своей скудной массой и слабым взаимодействием с веществом, играют решающую роль в физике. До недавнего времени исследования свойств нейтрино происходили преимущественно при низких или сверхвысоких энергиях. Значительный диапазон энергий от 350 гигаэлектронвольт до 10 тераэлектронвольт оставался практически неисследованным.

Читайте на сайте Ученые впервые синтезировали материал тетратаенит, который может изменить мир технологий навсегда

Большинство образующихся в ВАК нейтрино имеют тенденцию двигаться вдоль пучка протонов, что делает их практически невозможными для захвата первичными детекторами, расположенными на коллайдере, через их траектории. Кроме того, слабое сечение взаимодействия нейтрино усложняет распознавание нейтринных событий среди подавляющего количества данных детекторов, полученных от взаимодействия других частиц.

Решая эту проблему, эксперимент FASER недавно совершил прорыв, впервые зарегистрировав 153 мюонных нейтрино с поразительной статистической значимостью в 16 стандартных отклонений.

Детали нового эксперимента

Теперь ученые по эксперименту SND@LHC добились собственных успехов в обнаружении нейтрино. Команде удалось зарегистрировать мюонные нейтрино со статистической значимостью около семи стандартных отклонений.

Следует отметить, что эксперимент SND@LHC отличается от FASER по своему подходу. В то время как FASER обнаруживает нейтрино с превышающими 8,5 псевдоскоростями, SND@LHC стратегически смещает свою чувствительную область подальше от первичной оси ускорения частиц.

Такое смещение позволяет SND@LHC охватывать диапазон псевдоскоростей от 7,2 до 8,4. Именно в этом диапазоне содержится значительный источник нейтрино от распадов зачарованных адронов, вклад которых в эксперимент FASER незначителен.

• Экспериментальная установка состоит из мюонного вето, 830-килограммовой мишени и адронного калориметра. Первоначальная мишень разделена на пять отдельных слоев, каждый из которых содержит вольфрамовую пластину, ядерную фотоэмульсию и электронный трекер.
• Хотя анализ данных по фотоэмульсии продолжается, исследователи анализируют данные исключительно с электронных трекеров. Тщательно отобрав восемь событий на основе их пространственного распределения в детекторе и ожидаемого совпадения сигнатур с мюонными событиями, физики успешно выделили эти события.
• Ожидаемый шум фона составил 0,086 событий, что подчеркивает чрезвычайную природу результатов. Превышение сигнала над фоновым шумом решительно отрицает нулевую гипотезу на убедительном уровне 6,8 стандартного отклонения.

Смотрите также Кофе бодрит не только вас, но и бетон: материал становится на 30% прочнее благодаря кофейной гуще.

Следует отметить, что зарегистрированное количество нейтринных событий превысило первоначально ожидаемую цифру в 4,2 события. Обнадежительно то, что эти результаты согласуются с прогнозами, полученными с помощью компьютерного моделирования, учитывая присущую им неопределенность.

Поскольку научное сообщество продолжает расшифровывать тайны нейтрино, эти недавние достижения углубляют наше понимание этих загадочных частиц и прокладывают путь для дальнейших исследований на грани физики элементарных частиц.