На Большом адронном коллайдере впервые обнаружили призрачные частицы

Физики впервые обнаружили “призрачные частицы“ на Большом адронном коллайдере (БАК). Эксперимент под названием FASER обнаружил контрольные сигналы нейтрино, образующихся при столкновении частиц, что может помочь ученым лучше понять основную физику.

Нейтрино - это элементарные частицы, которые электрически нейтральны, чрезвычайно легкие и редко взаимодействуют с частицами материи. Из-за этого их сложно обнаружить, хотя они очень распространены - на самом деле, прямо сейчас через ваше тело проходят миллиарды нейтрино. Из-за этого их часто называют призрачными частицами.

Нейтрино образуются в звездах, сверхновых, квазарах, радиоактивном распаде и космических лучах, взаимодействующих с атомами в атмосфере Земли. Долгое время считалось, что ускорители элементарных частиц, такие как БАК, тоже должны делать их, но без правильных инструментов они просто ускользнули бы незамеченными.

И вот этот “правильный инструмент“ установлен и протестирован. Во время пилотного запуска эксперимента под названием FASER, установленного в 2018 году, ученые обнаружили шесть взаимодействий нейтрино.

“До этого проекта на коллайдере частиц никогда не наблюдалось никаких признаков нейтрино“, - говорит Джонатан Фенг, соавтор исследования, описывающего результаты. “Этот значительный прорыв - шаг к более глубокому пониманию этих неуловимых частиц и той роли, которую они играют во Вселенной“.

По словам исследователей, инструмент FASER, расположенный на расстоянии 480 м ниже места столкновения частиц, во многом похож на пленочную фотографию. Детектор состоит из пластин из свинца и вольфрама, разделенных слоями эмульсии. Некоторые из нейтрино ударяют по ядрам атомов в плотных металлах, что создает другие частицы, которые проходят через эмульсию. Следы, которые они оставляют, можно увидеть, когда слои эмульсии “проявятся“, как пленка. И, действительно, в данных было замечено шесть таких отметок.

“Проверив эффективность подхода детектора эмульсии для наблюдения взаимодействий нейтрино, производимых на коллайдере частиц, команда FASER теперь готовит новую серию экспериментов с полноценным прибором, который намного больше и значительно более чувствителен“, - говорит Фенг.

Полная версия, названная FASERnu, будет весить более 1090 кг по сравнению с 29 кг пилота. Его повышенная чувствительность позволит ему не только чаще обнаруживать нейтрино, но и различать три разных “вкуса“, в которые они входят, а также антинейтрино.

“Учитывая мощность нашего нового детектора и его удобное расположение в ЦЕРНе, мы ожидаем, что сможем зарегистрировать более 10 000 нейтринных взаимодействий в следующем запуске БАК, начиная с 2022 года“, - говорит Дэвид Каспер, соавтор исследования. “Мы обнаружим нейтрино с самой высокой энергией, которые когда-либо производились из искусственного источника“.

Напомним, ранее сообщалось, что ученые выяснили, откуда появляется нейтрино.

Источник