Banbrekende detectie van hoogenergetische interacties met elektron- en muon-neutrino's bij een kunstmatige bron

AmsterdamEen groep wetenschappers heeft een baanbrekende ontdekking gedaan in de deeltjesfysica door hoogenergetische interacties van elektronen- en muon-neutrino's te detecteren op niveaus die nog nooit eerder vanuit een kunstmatige bron zijn waargenomen. Neutrino's zijn deeltjes die zelden met materie reageren, wat hun detectie bemoeilijkt. Het bestuderen van deze deeltjes helpt wetenschappers fundamentele vragen over het universum te beantwoorden, zoals hoe massa wordt gevormd en waarom er meer materie is dan antimaterie.

Hier zijn de belangrijkste bevindingen:

• Eerste meting van interacties tussen elektron- en muonneutrino's bij extreem hoge energieën
• Detectie binnen een nieuw energiegebied tussen 560-1740 GeV voor elektronneutrino's en 520-1760 GeV voor muonneutrino's
• Resultaten komen overeen met voorspellingen van het Standaardmodel

Een team onder leiding van universitair hoofddocenten Akitaka Ariga en Tomoko Ariga gebruikte het FASER-experiment bij CERN's LHC. Met behulp van de FASERν-detector konden ze nauwkeurig interacties van neutrino's met zeer hoge energie, genaamd TeV energie, meten. Eerder onderzoek had alleen neutrino's met lagere energie bestudeerd. Deze nieuwe bevinding betekent een belangrijke stap voorwaarts in de hoge-energie fysica.

De FASERν-detector bestaat uit 730 lagen van wolfraamplaten en emulsiefilms, met een totaal gewicht van 1,1 ton. Onderzoekers hebben een deel van deze detector van 128,6 kg bestudeerd om hoogenergetische neutrino’s uit de botsingen in de LHC te detecteren. Ze identificeerden vier waarschijnlijke gebeurtenissen van elektron-neutrino-interacties en acht waarschijnlijke gebeurtenissen van muon-neutrino-interacties. De resultaten waren statistisch significant, wat uitsluit dat deze gebeurtenissen slechts willekeurige achtergrondruis waren.

De studie, gepubliceerd in Physical Review Letters, laat zien dat de experimentele opstelling interacties van neutrino's met bekende smaken kan meten bij energies in het TeV-bereik. Dit is een belangrijke prestatie. Ze maten interacties van hoogenergetische neutrino's en vonden energiebereiken van 560-1740 GeV voor elektronneutrino's en 520-1760 GeV voor muonneutrino's.

Lees ook:

Vandaag · 13:58

Dieren passen zich aan: onderzoek toont snelle gewenning

Deze ontdekking kan de manier waarop onderzoekers grootschalige experimenten in de deeltjesfysica uitvoeren veranderen. Het succes van de FASERν-detector bewijst dat nauwkeurige metingen van neutrino-interacties bij hogere energieën mogelijk zijn.

Deze resultaten doen meer dan alleen overeenkomen met het Standaardmodel; ze kunnen aanzienlijke gevolgen hebben. Ze suggereren dat we mogelijk nieuwe natuurkunde ontdekken, zoals hoe neutrino’s van type veranderen, zeldzame interacties vinden, of misschien nieuwe deeltjes of krachten identificeren die huidige theorieën niet verklaren.

Metingen van interacties bij zeer hoge energieën kunnen toekomstige deeltjesversnellerprojecten ondersteunen. Dit biedt een nieuwe manier om de eigenschappen van neutrino’s te bestuderen en hun belang in het universum te begrijpen. Dit onderzoek opent ook mogelijkheden om onbekende gebieden in de fysica te verkennen, wat kan leiden tot nieuwe ontdekkingen over fundamentele deeltjes.

Deze studie betekent een belangrijke doorbraak in de deeltjesfysica doordat we nu neutrino-interacties bij zeer hoge energieniveaus kunnen detecteren en begrijpen. Het werk van het team benadrukt het belang van lopende experimenten bij hoogenergetische botsingsmachines zoals de LHC.