Группа международных физиков совершила первое наблюдение кандидатов на нейтрино, созданных на Большом адронном коллайдере CERN. Результаты опубликованы в журнале. Исследователи описывают наблюдение шести взаимодействий в пилотном исследовании 2018 года.
Призрачные частицы
Нейтрино — элементарные частицы, в 100 000 раз меньше электрона по массе, с практически нулевой массой. Образуясь в звездах, сверхновых или квазарах, они редко взаимодействуют с веществом, что затрудняет их обнаружение и приводит к прозванью «частицами-призраками». В то же время нейтрино очень многочисленны, и каждую секунду миллиарды из них проходят через ваше тело.
В последние годы учёные разработали установки, которые могут регистрировать следы прохождения частиц. Эти структуры, сверхчувствительные детекторы света, называемые фотоумножителями, обычно помещаются в чистую воду. Цель состоит в том, чтобы обнаружить слабые вспышки света (черенковский свет), возникающие при столкновении нейтрино с атомом в воде.
Руководимый американцами, зарытый во льдах Антарктиды возле станции «Южный полюс», IceCube — сейчас самый большой в мире детектор нейтринов. Есть подобные детекторы также в Японии и на дне озера Байкал в России.
В течение длительного времени считалось, что ускорители частиц, например Большой адронный коллайдер (БАК) на границе Франции и Швейцарии, способны производить нейтрино и обнаруживать их, но для этого нужны специальные приборы. Сейчас это стало возможным.
Во время пробного запуска проекта под названием FASER, запущенного в 2018 году, учёные зарегистрировали шесть взаимодействий нейтрино.
«Перед этим проектом наблюдать нейтрино не удавалось. коллайдере частиц— подтверждает Джонатан Фенг, соавтор исследования, публикующего результаты. Этот важный шаг приближает нас к более полному пониманию этих таинственных частиц и их влияния на вселенную. «.
FASER, расположенный в 480 метрах ниже места столкновения частиц по потоку, состоит из пластин свинца и вольфрама, разделённых слоями эмульсии. Некоторые нейтрино ударяют по ядрам атомов в этих металлах, высвобождая другие частицы при прохождении через слои и оставляя видимые следы. Было замечено шесть таких следов.
Команда FASER, объединённая из 76 физиков из 21 института в девяти странах, разрабатывает новые эксперименты с устройством FASERnu. Новое оборудование будет весить более 1090 кг, в то время как пилотный прибор имел вес всего 29 кг. Повышенная чувствительность позволит обнаруживать больше нейтрино и чаще.
«Благодаря мощности нового детектора и его местоположению в ЦЕРНе ожидается регистрация свыше десяти тысяч нейтринных взаимодействий в следующем цикле работы БАК, стартующем в 2022 году. — Говорит Дэвид Каспер, соавтор исследования. Мы выявим нейтрино максимальной энергии, созданные человеком. «.
Понимание этих «частиц-призраков» могло бы пролить свет на некоторые тайны физики, например, объяснить преобладание материи над антиматерией во Вселенной.