Veľký prelom v časticovej fyzike bol dosiahnutý na veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC).

prvý filter neutrína Boli objavené nielen v LHC, ale aj v Ktoré Zrážač častíc.

Šesť interakcií neutrín, objavených pomocou FASERnu Sub-Nutrino Detector, nielenže dokazuje uskutočniteľnosť technológie, ale otvára novú cestu pre štúdium týchto záhadných častíc, najmä pri vysokých energiách.

„Pred týmto projektom neboli v zrážači častíc žiadne známky neutrín,“ povedal. Fyzik Jonathan Feng povedal: z University of California, Irvine, spolupredseda FASER Collaboration.

„Tento dôležitý prielom je krokom k hlbšiemu pochopeniu týchto nepolapiteľných častíc a úlohy, ktorú hrajú vo vesmíre.“

V skutočnosti sa neutrína nachádzajú všade. Je to jedna z najrozšírenejších subatomárnych častíc vo vesmíre. Ale nenesie žiadny náboj a má takmer nulovú hmotnosť, takže aj keď prúdi vesmírom takmer rýchlosťou svetla, takmer vôbec s ním neinteraguje. Práve teraz vami prúdia miliardy vecí. Pre neutríno je zvyšok vesmíru v podstate nepodstatný; Z tohto dôvodu sú tiež známe ako duchovné častice.

Aj keď zriedkavo interagujú, nikdy to nie je rovnaké. Detektory ako ľadová kocka v Antarktíde, Super kamiokande v Japonsku a mini pong Vo Fermilabe v Illinois použil citlivé polia fotodetektorov navrhnuté tak, aby zachytili spŕšky svetla, ktoré sa objavia napríklad pri interakcii neutrína s inými časticami v úplne tmavom prostredí.

Vedci však dlho chceli študovať aj neutrína vznikajúce pri zrážkach častíc. Je to preto, že urýchľovacie neutrína, ktoré vznikajú hlavne rozpadom hadrónov, sú produkované pri veľmi vysokých energiách, ktoré nie sú dobre študované. Detekcia neutrín v urýchľovači poskytuje prístup k energiám a typom neutrín, ktoré sa inde zriedka vyskytujú.

FASERnu je to, čo je známe ako súbor Emulgačné činidlo. Olovené a volfrámové platne sa striedajú s vrstvami emulzie: Počas experimentov s časticami v LHC sa neutrína môžu zraziť s jadrami v olovených a volfrámových platniach, čo vedie k časticiam, ktoré zanechávajú stopy vo vrstvách emulzie, rovnako ako ionizujúce žiarenie vytvára dráhy v a cloudová miestnosť.

Obrazy je potrebné vyvolať ako fotografický film. Potom mohli fyzici analyzovať trajektórie častíc, aby zistili, čo ich vytvorilo; Či už ide o neutríno, aká je potom „chuť“ alebo typ neutrína. Existujú tri príchute neutrín – elektrón, mión a tau – ako aj ich antineutrínové náprotivky.

V experimentálnom behu FASERnu vykonanom v roku 2018 bolo v emulzných vrstvách zaznamenaných šesť kandidátskych interakcií neutrín. To nemusí znieť ako veľa, ak vezmeme do úvahy počet častíc, ktoré sú produkované počas prevádzky vo Veľkom hadrónovom urýchľovači, ale táto spolupráca poskytla dve dôležité informácie.

„Najprv overte, že predná poloha interakčného bodu ATLAS v LHC je správnym miestom na detekciu neutrín zrážača,“ povedal Feng. „Po druhé, naše úsilie preukázalo účinnosť použitia emulzného detektora na monitorovanie týchto typov interakcií neutrín.“

Experimentálny detektor bol relatívne malý prístroj s hmotnosťou približne 29 kilogramov (64 lb). Tím momentálne pracuje na plnej verzii, približne 1100 kilogramov (vyše 2400 libier). Tento nástroj by bol výrazne citlivejší a umožnil by výskumníkom rozlíšiť chuť neutrín od ich antineutrínových náprotivkov.

Predpovedajú, že tretí cyklus pozorovania LHC vyprodukuje 200 miliárd elektrónových neutrín, 6 biliónov miónových neutrín, 9 miliárd tau neutrín a ich antineutrín. Keďže sme zatiaľ zachytili celkovo len asi 10 tau neutrín, bol by to dosť veľký problém.

Družstvo tiež hľadá nepolapiteľnejšiu korisť. Majú veľké nádeje na odhalenie tmavé fotóny, čo je v súčasnosti hypotetické, ale môže pomôcť odhaliť povahu temná hmotaZáhadná, nezistiteľná hmota, ktorá tvorí väčšinu hmoty vo vesmíre.

Ale samotné objavy neutrín sú veľmi vzrušujúcim krokom vpred pre naše pochopenie základných zložiek vesmíru.

„Vzhľadom na výkon nášho nového detektora a jeho hlavné umiestnenie v CERN-e očakávame, že budeme môcť zaznamenať viac ako 10 000 neutrínových interakcií v ďalšom kole LHC, počnúc rokom 2022,“ Fyzik a astronóm David Kasper povedal: z Kalifornskej univerzity v Irvine, spolupredseda projektu FASER.

„Objavíme neutrína s najvyššou energiou, ktoré boli vyrobené z umelého zdroja.“

Výskum tímu bol publikovaný v r fyzický prehľad d.