Pionierskie pomiary interakcji elektronów i neutrin mionowych przy rekordowych energiach w LHC

WarsawGrupa naukowców dokonała przełomowego odkrycia w dziedzinie fizyki cząstek, wykrywając wysokoenergetyczne interakcje z udziałem neutrino elektronowego i muonowego na poziomach nigdy wcześniej zarejestrowanych z sztucznego źródła. Neutrina to cząstki, które rzadko wchodzą w interakcje z materią, co utrudnia ich wykrywanie. Badanie tych cząstek pomaga naukowcom odpowiadać na podstawowe pytania dotyczące wszechświata, takie jak to, jak powstaje masa i dlaczego we wszechświecie jest więcej materii niż antymaterii.

Oto kluczowe punkty z ich badań:

• Pierwszy pomiar interakcji neutrino elektronowego i mionowego przy niezwykle wysokich energiach
• Detekcja w nieeksplorowanym zakresie energii od 560-1740 GeV dla neutrino elektronowego i 520-1760 GeV dla neutrino mionowego
• Wyniki zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego

Zespół kierowany przez profesorów Akitakę Arigę i Tomoko Arigę skorzystał z eksperymentu FASER w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. Dzięki detektorowi FASERν udało im się precyzyjnie zmierzyć interakcje neutrin o bardzo wysokiej energii, nazywanej energią TeV. Wcześniejsze badania dotyczyły jedynie neutrin o niższej energii. To nowe odkrycie stanowi ważny krok naprzód w dziedzinie fizyki wysokich energii.

Detektor FASERν składa się z 730 warstw z płyt wolframowych i filmów emulsyjnych, ważąc łącznie 1,1 tony. Naukowcy badali fragment tego detektora ważący 128,6 kg, aby wykrywać wysokoenergetyczne neutrina powstające w zderzeniach w LHC. Znaleźli cztery prawdopodobne przypadki interakcji z neutrino elektronowym i osiem z neutrino mionowym. Wyniki te okazały się statystycznie istotne, co wykluczyło możliwość, że zaobserwowane zdarzenia są jedynie przypadkowym szumem tła.

Badanie opublikowane w Physical Review Letters wykazało, że eksperymentalna aparatura może mierzyć interakcje neutrin o znanych smakach przy energiach w zakresie TeV. To istotne osiągnięcie. Zmierzono interakcje neutrin o wysokiej energii, stwierdzając, że zakres energii dla neutrin elektronowych wynosi 560-1740 GeV, a dla neutrin mionowych 520-1760 GeV.

Zobacz również:

Dzisiaj · 11:20

Rewolucja w przeszczepach kości dzięki nowym technikom laboratoryjnym

To odkrycie może zmienić sposób, w jaki naukowcy przeprowadzają duże eksperymenty w fizyce cząstek. Sukces detektora FASERν demonstruje, że precyzyjne pomiary interakcji neutrin przy wyższych energiach są możliwe.

Uzyskane wyniki nie tylko zgodne są z Modelem Standardowym, ale mogą również przynieść istotne konsekwencje. Sugerują one możliwość odkrycia nowej fizyki, na przykład poprzez badanie, jak neutriny zmieniają swoje typy, odkrywanie rzadkich interakcji czy potencjalnie identyfikację nowych cząstek lub sił, których nie uwzględniają istniejące teorie.

Badanie oddziaływań przy bardzo wysokich energiach może wspierać przyszłe projekty akceleratorów cząstek. Stwarza to nową możliwość analizy właściwości neutrino oraz ich znaczenia w kosmosie. Tego typu badania otwierają również szanse na eksplorację nieznanych obszarów fizyki, co może prowadzić do odkrycia nowych informacji o cząstkach elementarnych.

To badanie stanowi znaczący krok naprzód w fizyce cząstek, pokazując, jak możemy teraz wykrywać i analizować interakcje neutrino przy bardzo wysokich poziomach energii. Praca zespołu podkreśla znaczenie kontynuacji eksperymentów w akceleratorach wysokoenergetycznych, takich jak LHC.