Новый детектор нейтрино наконец-то в работе, и он может сломать физику в том виде, в котором мы ее знаем
Ученые сделали важный шаг на пути к поиску неуловимых типов крошечных, «призрачных» частиц и потенциально новой физики.
Впервые нейтрино были обнаружены с помощью ближнего телескопа с короткой базой. Детектор (SBND) в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми (Фермилаб).
Это важный момент в многолетнем стремлении добавить к тому, что мы знаем о некоторых из наиболее распространенных частиц во Вселенной. p>
При таких крошечных массах и минимальной вероятности взаимодействия с другими частицами 100 триллионов из них проходят через наши тела каждую секунду, а мы даже не задумываемся об этом. Однако их свойства настолько уникальны, что само их существование может помочь объяснить, почему у нас есть Вселенная атомов, молекул, звезд и галактик.
Мы уже знаем о трех видах нейтрино – мюонных, электронных и тау – но некоторые эксперименты показывают, что есть еще один, который ждет своего открытия , так называемая «стерильная» форма, еще более похожая на призрака, чем остальные. Подтверждение его существования — одна из ключевых задач нового SBND.
«Мы думаем, что нейтрино могут помочь нам решить некоторые важные вопросы, например найти более полную теорию природы в мельчайших масштабах или даже почему наша наполненная материей Вселенная вообще существует», — говорит физик-экспериментатор Эндрю Мастбаум из Школы искусств и наук Рутгерса в Нью-Джерси.
Работы над SBND продолжаются уже почти десятилетие, поэтому появление первого span>нейтринные реакции появились уже давно. Он заполнен 112 тоннами сверхохлажденного жидкого аргона, который может обнаружить мимолетное взаимодействие нейтрино посредством слабого ядерного взаимодействия.
Другие детекторы по всему миру, такие как Антарктическая нейтринная обсерватория IceCube, попытаться поймать бесчисленные нейтрино, падающие в результате космических реакций. Эксперименты здесь, на Земле, также производят нейтрино в процессах, которые мы гораздо лучше контролируем, поэтому бесценно то, что мы также обнаруживаем эти частицы.
SBND собирается объединиться с ICARUS (Imaging Cosmic And Rare Подземные сигналы), установленный в 2017 году на расстоянии около 500 метров (или трети мили). Вместе они будут анализировать пучки ускорителей частиц, генерируемые в Фермилабе.
В день можно обнаружить около 7000 нейтринных взаимодействий – огромное количество, учитывая, насколько редкими обычно являются эти взаимодействия. Затем два детектора смогут отслеживать следы столкновений и, возможно, обнаружить что-то похожее на новую вариацию нейтрино.
«Обнаружение фотонов, создаваемых лучом, помогает нам определить время начала и продолжительность взаимодействия частиц», — говорит физик Ричард Ван де Уотер из Национальной лаборатории Лос-Аламоса в Нью-Мексико.
«Эта информация дополняет отслеживание частиц, образующихся в результате этих взаимодействий, давая нам более полную картину происходит физика элементарных частиц».
Поскольку SBND может изучать нейтрино с большей точностью, чем когда-либо прежде, есть надежда, что он сможет обнаружить другие закономерности и аномалии, выходящие за рамки Стандартной модели физики, включая потенциально темную материю. Не удивляйтесь, узнав больше от Fermilab, SBND и ICARUS в ближайшие годы по мере расширения масштабов деятельности.
«Понимание аномалий, наблюдаемых в предыдущих экспериментах, было главной целью в этой области для за последние 25 лет», — говорит физик Дэвид Шмитц из Чикагского университета.
«Вместе SBND и ICARUS получат выдающуюся возможность проверить существование этих новых нейтрино».
