Πρώτη μέτρηση αλληλεπιδράσεων μονο-πρωτονίων με τον ανιχνευτή MicroBooNE

Αυτό δείχνει τα ίχνη σωματιδίων που προκύπτουν από μια υποψήφια αλληλεπίδραση CCQE ενός νετρίνου με έναν πυρήνα αργού μέσα στον ανιχνευτή MicroBooNE. Το μακρύ μονοπάτι ενός μιόνου φαίνεται να πυροβολεί πάνω δεξιά και το μικρότερο μονοπάτι ενός πρωτονίου κατευθύνεται προς τα κάτω δεξιά. Πίστωση: MicroBooNE

Τα νετρίνα είναι τόσο μυστηριώδη όσο πανταχού υπάρχουν. Ένα από τα πιο άφθονα σωματίδια στο σύμπαν, περνούν από την περισσότερη ύλη χωρίς να το παρατηρήσουν. Οι μάζες τους είναι τόσο μικρές που κανένα πείραμα δεν κατάφερε μέχρι στιγμής να τις μετρήσει, ενώ ταξιδεύουν σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός.


ο MicroBooNE Το πείραμα Fermilab neutrino του Υπουργείου Ενέργειας κυκλοφόρησε μια νέα μέτρηση που βοηθά στη ζωγραφική μιας πιο λεπτομερούς εικόνας του νετρίνου. Αυτή η μέτρηση στοχεύει με μεγαλύτερη ακρίβεια μία από τις διαδικασίες που προκύπτουν από την αλληλεπίδραση ενός νετρίνου με ένα ατομικός πυρήνας, ένα με φανταχτερό όνομα: σχεδόν ελαστική διάχυση φορτισμένου ρεύματος.

Οι φυσικοί έχουν περάσει πολύ χρόνο εξερευνώντας τις ιδιότητες αυτών των αόρατων σωματιδίων. Το 1962, ανακάλυψαν ότι τα νετρίνα έρχονται σε πολλούς τύπους ή γεύσεις. Μέχρι το τέλος του αιώνα, οι επιστήμονες είχαν εντοπίσει τρεις γεύσεις και το ανακάλυψαν επίσης νετρίνα θα μπορούσε να αλλάξει τη γεύση μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ταλάντωση. Αυτό το εκπληκτικό γεγονός αντιπροσωπεύει μια επανάσταση στη φυσική: τα πρώτα γνωστά στοιχεία της φυσικής πέρα ​​από το εξαιρετικά επιτυχημένο πρότυπο μοντέλο.

Δεδομένης της αφθονίας των αναπάντητων ερωτήσεων που σχετίζονται με αυτά τα αόριστα σωματίδια, η φυσική των νετρίνων είναι έτοιμη να εισέλθει σε μια νέα εποχή μετρήσεων υψηλής ακρίβειας, όπου μελλοντικά πειράματα θα προσπαθήσουν να εξαγάγουν παραμέτρους ταλάντωσης. με πρωτοφανή ακρίβεια. Αυτά τα πειράματα θα χρησιμοποιούν ανιχνευτές τελευταίας τεχνολογίας για τη μέτρηση αλληλεπιδράσεων νετρίνων. Για να είναι επιτυχημένα τα πειράματα, είναι απαραίτητη η ακριβής μοντελοποίηση των αλληλεπιδράσεων νετρίνο-πυρήνα στις προσομοιώσεις τους.

Οι θάλαμοι χρονικής προβολής υγρού-αργού είναι ισχυροί ανιχνευτές σωματιδίων που μας επιτρέπουν να μελετήσουμε λεπτομερώς τις αλληλεπιδράσεις νετρίνων και αυτές οι μετρήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύγκριση της εγκυρότητας των μοτίβων αλληλεπίδρασης νετρίνων σε τρέχουσες προσομοιώσεις. Το πείραμα MicroBooNE neutrino είναι το πρώτο επιχειρησιακό πείραμα μεγάλης κλίμακας στο Fermilab που χρησιμοποίησε αυτήν τη νέα τεχνολογία ανίχνευσης. Έχει ήδη συλλέξει πληθώρα γεγονότων σκέδασης νετρίνων τα τελευταία πέντε χρόνια.

Όταν ένα νετρίνο αλληλεπιδρά με έναν πυρήνα, μπορεί να παράγει ένα μιόνιο (ξάδελφος του ηλεκτρονίου) και ένα πρωτόνιο με φορτισμένη τρέχουσα σχεδόν ελαστική σκέδαση ή σκέδαση CCQE. Το MicroBooNE δημοσιεύτηκε το Επιστολές φυσικής εξέτασης την πρώτη μέτρηση των αλληλεπιδράσεων που μοιάζουν με CCQE στο αργό για συμβάντα που παράγουν ένα μόνο μιόνιο και ένα πρωτόνιο, αλλά χωρίς φορτισμένα πόνια – έναν άλλο τύπο υποατομικού σωματιδίου που συχνά προκύπτει από τις αλληλεπιδράσεις των νετρίνων με την ύλη. Αυτή η μέτρηση περιορίζει υπολογισμούς απαραίτητους για μελλοντικές μετρήσεις και προσδιορίζει περιοχές όπου απαιτείται βελτίωση στα θεωρητικά μοντέλα.

Αυτό το αποτέλεσμα έχει μεγάλη σημασία για όλα τα μελλοντικά πειράματα ταλάντωσης νετρίνων που θα χρησιμοποιούν ανιχνευτές στόχου αργού, όπως τα πειράματα στο Πρόγραμμα βραχείας βάσης νετρίνων και το διεθνές Βαθύ υπόγειο πείραμα νετρίνων, και οι δύο φιλοξενούνται από το Fermilab, το οποίο θα βασίζεται στην ακριβή μοντελοποίηση των αλληλεπιδράσεων των νετρίνων στο αργό για να επιτύχει τις προβλεπόμενες ευαισθησίες τους.


Παίζοντας μπιλιάρδο με νετρίνα: ορισμένες αλληλεπιδράσεις είναι σαν το παιχνίδι


Περισσότερες πληροφορίες:
P. Abratenko et al. Πρώτη μέτρηση διατομών διαρροής ρεύματος διαφορικού τύπου νμ-Argon με τον ανιχνευτή MicroBooNE, Επιστολές φυσικής εξέτασης (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.201803

Παραθέτω, αναφορά: Η πρώτη μέτρηση των αλληλεπιδράσεων με ένα πρωτόνιο με τον ανιχνευτή MicroBooNE (17 Δεκεμβρίου 2020) ανακτήθηκε στις 17 Δεκεμβρίου 2020 από https://phys.org/news/2020-12-single-proton-interactions-microboone-detector.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από την ορθή χρήση για ιδιωτικούς σκοπούς μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για πληροφορίες.

READ  Ο Άρης εξακολουθεί να έχει ωκεανούς νερού θαμμένους κάτω από την επιφάνεια, σύμφωνα με μελέτες

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *