Banbrytande interaktionshastigheter för elektron- och muonneutriner upptäckta vid rekordhöga energinivåer från artificiell källa

StockholmEn grupp forskare har gjort en stor upptäckt inom partikelfysik genom att upptäcka högenergi-interaktioner med elektron- och myonneutriner på nivåer som aldrig tidigare registrerats från en konstgjord källa. Neutriner är partiklar som sällan interagerar med materia, vilket gör dem svåra att upptäcka. Att studera dessa partiklar hjälper forskare att svara på grundläggande frågor om universum, till exempel hur massa bildas och varför det finns mer materia än antimateria.

Här är viktiga punkter från deras upptäckter:

• Första mätningen av elektron- och mönneutrino-interaktioner vid extremt höga energier
• Upptäckt i ett tidigare outforskat energiområde mellan 560-1740 GeV för elektronneutriner och 520-1760 GeV för möonneutriner
• Resultat som stämmer överens med Standardmodellens förutsägelser

Ett team lett av biträdande professorerna Akitaka Ariga och Tomoko Ariga använde FASER-experimentet vid CERN:s LHC. Med hjälp av FASERν-detektorn lyckades de noggrant mäta interaktioner hos neutriner med mycket hög energi, så kallad TeV-energi. Tidigare forskning hade endast undersökt neutriner med lägre energi. Denna nya upptäckt markerar ett viktigt framsteg inom högenergifysikens område.

FASERν-detektorn består av 730 lager med volframplattor och emulsionsfilmer och väger totalt 1,1 ton. Forskarna undersökte en del av denna detektor som vägde 128,6 kg för att upptäcka högenergetiska neutriner från kollisioner vid LHC. De identifierade fyra sannolika händelser av elektronneutrinointeraktioner och åtta sannolika händelser av myonneutrinointeraktioner. Resultaten var statistiskt signifikanta, vilket utesluter möjligheten att dessa händelser bara var slumpmässigt bakgrundsbrus.

Studien som publicerades i Physical Review Letters visar att den experimentella uppställningen kan mäta interaktioner mellan neutriner med kända smaker vid energier i TeV-intervallet. Detta är en betydande framgång. De mätte högenergetiska neutrino-interaktioner och fann att energiområdena var 560-1740 GeV för elektron-neutriner och 520-1760 GeV för myon-neutriner.

Läs också:

Idag · 11:20

Banbrytande teknik för säkrare och billigare bentransplantationer

Denna upptäckt kan förändra hur forskare genomför storskaliga experiment inom partikelfysik. Framgången med FASERν-detektorn visar att det är möjligt att göra noggranna mätningar av neutrinointeraktioner vid högre energier.

Dessa resultat gör mer än att bara stämma överens med standardmodellen; de kan få betydande konsekvenser. De antyder att vi kanske kan upptäcka ny fysik, såsom hur neutriner byter typer, hitta sällsynta interaktioner, eller möjligen identifiera nya partiklar eller krafter som nuvarande teorier inte kan förklara.

Att mäta interaktioner vid mycket höga energier kan gynna framtida partikelfysikanläggningar. Det ger ett nytt sätt att undersöka neutriners egenskaper och deras betydelse i universum. Denna forskning öppnar också möjligheter att utforska okända områden inom fysiken, vilket kan leda till nya upptäckter om de mest grundläggande partiklarna.

Denna studie är ett viktigt framsteg inom partikelfysiken, vilket visar hur vi nu kan upptäcka och förstå neutrinointeraktioner vid mycket höga energinivåer. Forskargruppens arbete betonar vikten av pågående experiment vid högenergetiska kollisioner, såsom LHC.