• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
235
Нейтрино: поймать и измерить
Физика
Courtesy of Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory (США)

Нейтрино: поймать и измерить

Эксперимент NOnA по изучению свойств нейтрино после многолетней вынужденной приостановки работ стартует в этом месяце. Несмотря на то, что аналогичные эксперименты конкурирующих исследовательских групп начались со значительным опережением и уже дали важные результаты в физике нейтрино, у NOnA по-прежнему остался хороший шанс преуспеть в этом научном соревновании, отчасти благодаря очень удачно сделанному десятилетие назад выбору расстояния «источник – детектор», которое оказалось оптимальным.

Среди всех известных нам элементарных частиц одними из самых неуловимых являются нейтрино. Существование этих частиц было экспериментально подтверждено еще более полувека назад, но до сих пор точно не известна даже их масса, не говоря о других параметрах.

Более того, как показали дальнейшие эксперименты, наблюдаемые нейтрино, как квантовый объект, существуют в виде суперпозиции трех основных типов нейтрино, различающихся по массе. При прохождении потока нейтрино через вещество соотношение этих форм периодически изменяется. Эффект «нейтринных осцилляций» описывается в рамках Стандартной модели взаимосвязи элементарных частиц, однако пока не все характеристики этого процесса определены с достаточной точностью.

В мире сейчас имеется несколько экспериментальных проектов по изучению нейтрино, источником которых может быть как ядерный реактор, так и ускорители элементарных частиц. В последнем случае мощный направленный пучок нейтрино получают, бомбардируя специальные мишени заряженными частицами, разогнанными в ускорителях, – такой способ применяется в экспериментах NOnA (США) и T2K (Япония). Главное отличие этих проектов заключается в расстоянии от источника нейтрино до детектора. Цель была одна – достичь наибольшей вероятности превращения нейтрино из одного типа в другой при прохождении в веществе, но конкретное значение этого параметра выбирали, исходя из различных представлений о периоде нейтринных осцилляций.

Японский проект и китайский реакторный эксперимент Daya Bay успешно стартовали, а американский проект NOnA в 2007 г. был законсервирован из-за прекращения финансирования. Возрождение NOnA связано с федеральной программой стимулирования экономики США в целях преодоления финансового кризиса. Получив поддержку, сотрудники занятой в этом проекте Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми, более известной как Фермилаб (Fermilab), приступили к строительству детектора нейтрино, которое успешно завершилось в 2014 г.

Мировая наука все эти годы не стояла на месте, и к этому времени многие параметры в уравнении состояния нейтрино были уже определены, в том числе был уточнен период нейтринных колебаний. В результате оптимальное расстояние «источник – детектор» для обнаружения нейтринных превращений из одного типа в другой оказалось в несколько раз больше, чем ожидалось в китайском и японском экспериментах, но очень близко к расстоянию в эксперименте NOnA. Это должно обеспечить американскому эксперименту намного большую чувствительность по сравнению с «конкурентами».

Используя современную ускорительную технику, Fermilab откроет прицельный «огонь» по детектору, находящемуся на расстоянии 810 км. Ежегодно здесь планируется регистрировать около сорока нейтрино.


Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!

comments powered by HyperComments