html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

В данных эксперимента OPERA нашли еще пять тау-нейтрино. Теперь их десять


Треки частиц, рождающихся при взаимодействии тау-нейтрино с заряженным током

OPERA Collaboration

Группа OPERA опубликовала результаты итогового анализа данных, собранных на детекторе нейтрино в Гран-Сассо в 2008–2012 годах. С помощью более аккуратного анализа ученым удалось разглядеть в этих данных десять событий, отвечающих превращению мюонных нейтрино в тау-нейтрино, измерить квадрат разницы масс этих типов нейтрино и сечение взаимодействия тау-нейтрино с заряженным током, а также подтвердить, что тау-нейтрино обладают отрицательным лептонным числом. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics.

В Стандартной модели масса нейтрино в точности равна нулю. Тем не менее, поставленные в конце прошлого века эксперименты (а также более поздние) показали, что в действительности нейтрино постоянно осциллируют, то есть превращаются из одного типа в другой. Так, электронные нейтрино, родившееся в термоядерных реакциях внутри Солнца, успевают много раз превратиться в мюонные и тау-нейтрино, пока летят до Земли, и в результате детекторы регистрируют примерно одинаковый поток различных типов нейтрино. Если бы масса нейтрино в самом деле была нулевой, как предсказывает Стандартная модель, такие осцилляции были бы невозможны. Эта несогласованность заставляет ученых разрабатывать новые теоретические модели, а также более внимательно изучать осцилляции нейтрино на практике.

В частности, детектор OPERA, расположенный в Гран-Сассо (Италия), предназначен для изучения мюонных нейтрино, которые рождаются в результате столкновений протонных пучков на суперсинхротроне SPS в ЦЕРНе и превращаются в тау-нейтрино по пути к детектору. В среднем энергия частиц, образующихся по такой схеме, составляет 17 гигаэлектронвольт — следовательно, нейтрино движутся с околосветовой скоростью, и времени на превращение у них практически нет (расстояние между Женевой и Гран-Сассо они пролетают чуть больше чем за 2,4 миллисекунды). Тем не менее, небольшая доля мюонных нейтрино все-таки успеет изменить свой тип, и за несколько лет наблюдений такие события можно увидеть.

Чтобы поймать и определить тип «неуловимых» частиц, в детекторе OPERA используется 1,5 тысячи свинцовых пластинок размерами примерно 13×10×7 сантиметров и весом около 8,3 килограмм, объединенных в 31 колонну и проложенных фотопленками. Когда нейтрино сталкивается с ядром свинца, оно обменивается с ним заряженным W-бозоном (это так называемый заряженный ток, charged current), и в результате в объеме пластинки рождаются новые частицы, которые регистрируются на фотопленке и отслеживаются с помощью магнитного детектора. Это позволяет проследить их траекторию и установить тип нейтрино, вступившего во взаимодействие с ядром.

Тау-нейтрино отличаются от остальных типов характерной топологией распада, оставляя после себя либо одну заряженную частицу (электрон, мюон или адрон), либо три адрона. Измеряя кинематические параметры родившихся частиц и соотнося их друг с другом, можно сказать, в какой точке детектора и в результате какого распада они появились. К сожалению, некоторые другие процессы (например, распад очарованных адронов), которые должны происходить в детекторе, также приводят к рождению похожих частиц и мешают выделить события, отвечающие тау-нейтрино, из общего потока. В предыдущем анализе данных, собранных в 2008–2012 годах, ученые сообщали о пяти достоверно обнаруженных тау-нейтрино. За это время на ускорителе в ЦЕРНе успели столкнуться почти 1,8×1020 протонов, а в объеме детектора OPERA было зарегистрировано 19505 нейтрино. В новой работе физики провели более глубокий анализ тех же самых данных, используя многомерный подход (multivariate approach). Это позволило им разглядеть еще пять событий, отвечающих тау-нейтрино и довести полное число событий до десяти: в шести случаях нейтрино превратилось в адрон, в трех случаях — в три адрона, и еще в одном случае — в мюон. В целом, такие результаты совпадают с теоретическими оценками на число реакций внутри детектора.

Увеличившаяся в два раза статистика по нейтрино позволила ученым уточнить несколько параметров, отвечающих за осцилляции. Например, квадрат разности масс нейтрино 2 и 3 типов физики оценивают величиной Δm232 ≈ (2,7±0,6)×10−3 квадратных электронвольт, а измеренное сечение взаимодействия тау-нейтрино через заряженный ток — величиной σ ≈ (5,1±2,2)×10−36 квадратных сантиметров. Оба этих результата согласуются с теоретическими расчетами с помощью программы GENIE и результатами многочисленных предыдущих измерений, однако эксперимент OPERA — первый, в котором измерения проводились для «возникающей» моды (appearance mode). Кроме того, в этом эксперименте тау-нейтрино наблюдались независимо от тау-антинейтрино, что позволило физикам впервые напрямую измерить лептонное число частицы. Оказалось, что со статистической значимостью около 3,7σ тау-нейтрино обладают отрицательным лептонным числом.

Измеренное сечение взаимодействия тау-нейтрино с заряженным током (синяя линия) и теоретические оценки (красная линия). Голубым отмечена область энергий, в которую попадает 68 процентов от всех нейтрино. Также на графике приведена зависимость интенсивности потока нейтрино от энергии (серая линия)

OPERA Collaboration / Phys. Rev. Lett.


В 2015 году Нобелевскую премию по физике присудили Такааки Кадзита и Артуру МакДональду «за открытие осцилляций нейтрино, которые доказывают, что у нейтрино есть масса». Подробнее о теоретическом объяснении и истории открытия нейтринных осцилляций можно прочитать в нашем материале «Н значит нейтрино».

В сентябре 2011 года эксперимент OPERA сообщил о регистрации сверхсветовых нейтрино, которые пролетели расстояние между источником в ЦЕРНе и детектором в Гран-Сассо (около 730 километров) на 60 наносекунд быстрее, чем разрешают законы физики. Это открытие вызвало большой переполох в физическом сообществе, однако впоследствии оно оказалось «пустышкой» — после тщательной перепроверки оборудования ученые обнаружили, что время полета частиц было занижено из-за недостаточно хорошего соединения кабелей, вызывающего задержку синхронизирующего сигнала. В результате руководитель проекта Антонио Эредитато (Antonio Ereditato) и научный координатор Дарио Аутиеро (Dario Autiero), настоявший на публикации сенсационных, но ошибочных результатов, были отстранены от должности.

Дмитрий Трунин

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • эксперименты
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции