На Великому адронному колайдері зареєстрували мюонні нейтрино

Нейтрино, відомі своєю мізерною масою і слабкою взаємодією з речовиною, відіграють вирішальну роль у фізиці. Донедавна дослідження властивостей нейтрино відбувалися переважно при низьких або надвисоких енергіях. Значний діапазон енергій від 350 гігаелектронвольт до 10 тераелектронвольт залишався практично недослідженим.

Читайте на сайті Учені вперше синтезували матеріал тетратаєніт, який може змінити світ технологій назавжди

Більшість нейтрино, що утворюються в ВАК, мають тенденцію рухатися вздовж пучка протонів, що робить їх практично неможливими для захоплення первинними детекторами, розташованими на колайдері, через їхні траєкторії. Крім того, слабкий переріз взаємодії нейтрино ускладнює розпізнавання нейтринних подій серед переважної кількості даних детекторів, отриманих від взаємодії інших частинок.

Вирішуючи цю проблему, експеримент FASER нещодавно здійснив прорив, вперше зареєструвавши 153 мюонних нейтрино з вражаючою статистичною значущістю у 16 стандартних відхилень.

Деталі нового експерименту

Тепер науковці з експерименту SND@LHC досягли власних успіхів у виявленні нейтрино. Команді вдалося зареєструвати мюонні нейтрино зі статистичною значущістю близько семи стандартних відхилень.

Слід зазначити, що експеримент SND@LHC відрізняється від FASER за своїм підходом.У той час як FASER виявляє нейтрино з псевдошвидкостями, що перевищують 8,5, SND@LHC стратегічно зміщує свою чутливу область подалі від первинної осі прискорення частинок.

Таке зміщення дозволяє SND@LHC охоплювати діапазон псевдошвидкостей від 7,2 до 8,4.Саме в цьому діапазоні міститься значне джерело нейтрино від розпадів зачарованих адронів, внесок яких у експеримент FASER є незначним.

• Експериментальна установка складається з мюонного вето, 830-кілограмової мішені та адронного калориметра. Первинна мішень розділена на п'ять окремих шарів, кожен з яких містить вольфрамову пластину, ядерну фотоемульсію та електронний трекер.
• Хоча аналіз даних з фотоемульсії ще триває, дослідники аналізують дані виключно з електронних трекерів. Ретельно відібравши вісім подій на основі їхнього просторового розподілу в детекторі та очікуваного збігу сигнатур з мюонними подіями, фізики успішно виокремили ці події.
• Очікуваний фоновий шум становив 0,086 подій, що підкреслює надзвичайну природу результатів. Перевищення сигналу над фоновим шумом рішуче спростовує нульову гіпотезу на переконливому рівні 6,8 стандартного відхилення.

Дивіться також Кава бадьорить не лише вас, але й бетон: матеріал стає на 30% міцнішим завдяки кавовій гущі

Варто зазначити, що зареєстрована кількість нейтринних подій перевищила початково очікувану цифру в 4,2 події. Обнадійливим є те, що ці результати узгоджуються з прогнозами, отриманими за допомогою комп'ютерного моделювання, враховуючи притаманну їм невизначеність.

Оскільки наукова спільнота продовжує розшифровувати таємниці нейтрино, ці нещодавні досягнення поглиблюють наше розуміння цих загадкових частинок і прокладають шлях для подальших досліджень на межі фізики елементарних частинок.