stringtranslate.com

Эксперимент ОПЕРА

Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus ( OPERA ) — это инструмент, используемый в научном эксперименте для обнаружения тау-нейтрино из осцилляций мюонных нейтрино . Эксперимент является совместным проектом ЦЕРН в Женеве , Швейцария , и Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) в Гран-Сассо , Италия , и использует нейтринный пучок CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) .

Процесс начался с протонов из суперпротонного синхротрона (SPS) в ЦЕРНе, которые выстреливали импульсами по углеродной мишени для получения пионов и каонов . Эти частицы распадаются, производя мюоны и нейтрино . [1]

Луч из ЦЕРНа был остановлен 3 декабря 2012 года [2] , что привело к прекращению сбора данных, но анализ собранных данных продолжился.

Детектор

Вид детектора OPERA на объекте CNGS

OPERA, в зале C подземных лабораторий Гран-Сассо, была построена в 2003–2008 годах. Тау , возникающие в результате взаимодействия тау-нейтрино, наблюдаются в «кирпичах» фотопленок ( ядерная эмульсия ), перемежающихся свинцовыми листами. Каждый кирпич весит 8,3 кг; два супермодуля OPERA содержат 150 000 кирпичей, расположенных в параллельных стенах, перемежающихся пластиковыми сцинтилляционными счетчиками. Каждый супермодуль сопровождается магнитным спектрометром для идентификации импульса и заряда проникающих частиц. Во время сбора данных взаимодействие нейтрино и соответствующий ему кирпич помечаются в реальном времени сцинтилляторами и спектрометрами. Эти кирпичи извлекаются из стен асинхронно по отношению к лучу для проявки пленки, сканирования и для топологического и кинематического поиска распадов тау. [3]

Тау-нейтрино

Первые нейтринные события, зафиксированные ядром эксперимента OPERA

Всего было обнаружено пять тау-нейтрино. 31 мая 2010 года исследователи OPERA наблюдали первое событие-кандидат тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино. [4] 6 июня 2012 года OPERA объявила о наблюдении второго события тау-нейтрино. [5] 26 марта 2013 года эксперимент в третий раз поймал мюонное нейтрино, осциллирующее в тау-нейтрино во время путешествия из ЦЕРНа в LNGS . [6] Четвертое было обнаружено в 2014 году, а пятое — в 2015 году. [7]

Измерения времени пролета

В сентябре 2011 года исследователи OPERA наблюдали мюонные нейтрино , по-видимому, движущиеся быстрее скорости света . [8] В феврале и марте 2012 года исследователи OPERA обвинили в этом результате ослабленный оптоволоконный кабель, соединяющий GPS-приемник с электронной картой в компьютере. 16 марта 2012 года в отчете было объявлено, что независимый эксперимент в той же лаборатории, также с использованием нейтринного пучка CNGS, но на этот раз детектор ICARUS не обнаружил заметной разницы между скоростью нейтрино и скоростью света. [9] В мае 2012 года эксперименты Гран-Сассо BOREXINO, ICARUS, LVD и OPERA измерили скорость нейтрино с помощью короткоимпульсного пучка и получили согласие со скоростью света, показав, что первоначальный результат OPERA был ошибочным. [10] Наконец, в июле 2012 года сотрудничество OPERA обновило свои результаты. После того, как были учтены упомянутые выше инструментальные эффекты, было показано, что скорость нейтрино согласуется со скоростью света. [11] Это было подтверждено новым, улучшенным набором измерений в мае 2013 года. [12]

Ссылки

  1. ^ Аль-Халили, Дж. (18 ноября 2011 г.). «Быстрее скорости света?». Блог Джима . Архивировано из оригинала 1 февраля 2014 г. Получено 31 августа 2013 г.
  2. ^ "[OPERA]: Новости и обновления". 21 мая 2018 г. 3 декабря 2012 г. После 5 лет эксплуатации балка CNGS была остановлена. Всего было17,97 × 1019 протонов на мишени предоставлено CNGS.
  3. ^ "Оперный детектор". OPERA . Получено 25 сентября 2011 г. .
  4. ^ Агафонова, Н.; и др. (OPERA Collaboration) (2010). «Наблюдение первого события-кандидата ν τ в эксперименте OPERA в пучке CNGS». Physics Letters B . 691 (3): 138–145. arXiv : 1006.1623 . Bibcode :2010PhLB..691..138A. doi :10.1016/j.physletb.2010.06.022. S2CID  119256958.
  5. ^ «ОПЕРА наблюдает второе тау-нейтрино» (пресс-релиз). Национальный институт ядерной физики . 6 июня 2012 года . Проверено 8 июня 2012 года .
  6. ^ Джепсен, К. (26 марта 2013 г.). "OPERA ловит третье тау-нейтрино". Журнал Symmetry Magazine . Получено 27 марта 2013 г.
  7. ↑ О'Луэнай, К. (6 октября 2015 г.). «ОПЕРА обнаружила пятое тау-нейтрино» . Проверено 8 февраля 2017 г.
  8. ^ Адам, Т. и др. (коллаборация OPERA) (17 ноября 2011 г.). «Измерение скорости нейтрино с помощью детектора OPERA в пучке CNGS». arXiv : 1109.4897v1 [hep-ex].
  9. ^ Brumfiel, G. (16 марта 2012 г.). «Нейтрино не быстрее света». Nature News . doi :10.1038/nature.2012.10249. S2CID  119620081 . Получено 12 марта 2013 г. .
  10. ^ "Нейтрино, отправленные из ЦЕРНа в Гран-Сассо, соблюдают космический предел скорости" (пресс-релиз). ЦЕРН . 8 июня 2012 г. Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 г. Получено 8 июня 2012 г.
  11. ^ Адам, Т.; и др. (коллаборация OPERA) (2012). «Измерение скорости нейтрино с помощью детектора OPERA в пучке CNGS». Журнал физики высоких энергий . 2012 (10): 93. arXiv : 1109.4897 . Bibcode : 2012JHEP...10..093A. doi : 10.1007/JHEP10(2012)093. S2CID  17652398.
  12. ^ Адам, Т.; и др. (коллаборация OPERA) (2013). «Измерение скорости нейтрино с помощью детектора OPERA в пучке CNGS с использованием выделенных данных 2012 года». Журнал физики высоких энергий . 1 : 153. arXiv : 1212.1276 . Bibcode : 2013JHEP...01..153A. doi : 10.1007/JHEP01(2013)153. ​​S2CID  119258343.

Внешние ссылки

42°28′с.ш. 13°34′в.д. / 42,46°с.ш. 13,57°в.д. / 42,46; 13,57