Visbeidzot, spoks jau ir mašīnā: pirmo reizi zinātnieki ir radījuši neitrīnus daļiņu sadursmē.
Šīs bagātīgās un noslēpumainās subatomiskās daļiņas ir tik atdalītas no pārējās matērijas, ka tās slīd cauri tām kā spektri, padarot tās pazīstamas kā “spoku daļiņas”.
Pētnieki saka, ka šis darbs iezīmē pirmo tiešo kolidera neitrīno novērojumu un palīdzēs mums saprast, kā šīs daļiņas veidojas, kādas ir to īpašības un kāda ir to loma Visuma evolūcijā.
Rezultāti, kas sasniegti, izmantojot FASERnu detektoru lielajā hadronu paātrinātājā, ir parādīti 57. Rencontres de Moriond konferencē par Electroweak mijiedarbību un vienotajām teorijām Itālijā.
“Mēs esam atklājuši neitrīnus no pilnīgi jauna avota – daļiņu sadursmēm -, kur divi daļiņu stari saduras kopā ar ārkārtīgi lielu enerģiju.” saka daļiņu fiziķis Džonatans Fengs no Kalifornijas Universitātes, Irvine.
Neitrīni ir vienas no visbiežāk sastopamajām subatomiskajām daļiņām Visumā, otrajā vietā aiz fotoniem. Bet tiem nav elektriskā lādiņa, to masa ir tuvu nullei, un tie gandrīz nesadarbojas ar citām daļiņām, ar kurām tie saskaras. Pašlaik caur jūsu ķermeni plūst simtiem miljardu neitrīno.
Neitrīno rodas enerģētiskos apstākļos, piemēram, kodolsintēzes laikā, kas notiek zvaigžņu iekšienē, vai supernovas sprādzienos. Un, lai gan mēs tos ikdienā varam nepamanīt, fiziķi uzskata, ka to masa – lai arī cik niecīga – var ietekmēt Visuma gravitāciju (lai gan neitrīni lielākoties ir bijuši Atlec kā tumšā viela).
Lai gan to mijiedarbība ar matēriju ir niecīga, tā nav gluži neesoša; Ik pa laikam kosmiskais neitrīno saduras ar citu daļiņu, kā rezultātā rodas ļoti vājš gaismas uzliesmojums.
Pazemes detektori, kas izolēti no citiem starojuma avotiem, var atklāt šos sprādzienus. ledus gabals Antarktīdā, Super Kamiokande Japānā un mini maizīte Fermilab Ilinoisā ir trīs šādi reaģenti.
Tomēr fiziķi jau sen ir mēģinājuši ražot neitrīnus daļiņu sadursmēs, jo izmantotās lielās enerģijas nav tik labi pētītas kā zemākas enerģijas neitrīno.
“Viņi var mums pastāstīt par dziļo kosmosu tā, kā mēs citādi nevaram iemācīties,” saka daļiņu fiziķis Džeimijs Boids no CERN. “Šie augstas enerģijas neitrīno LHC ir svarīgi, lai izprastu patiešām aizraujošus novērojumus daļiņu astrofizikā.”
FASERnu ir fails emulsijas detektors Tas sastāv no mainīgām milimetru biezām volframa plāksnēm ar emulsijas plēves slāņiem. Volframs tika izvēlēts tā augstā blīvuma dēļ, kas palielina neitrīno mijiedarbības iespējamību; Detektors sastāv no 730 emulsijas plēvēm, kuru kopējā volframa masa ir aptuveni 1 tonna.
Daļiņu eksperimentu laikā LHC neitrīno var sadurties ar volframa lokšņu kodoliem, veidojot daļiņas, kas atstāj pēdas emulsijas slāņos, līdzīgi kā jonizējošais starojums rada pēdas mākoņu telpa.
Tāpat kā fotofilmas, arī šie paneļi ir jāizstrādā, pirms fiziķi var analizēt daļiņu trajektorijas, lai noskaidrotu, kas tos radījis.
Seši neitrīno kandidāti ir identificēti un atkārtoti publicēti 2021. gadā. Tagad pētnieki ir apstiprinājuši savu atklājumu, izmantojot datus no modernizētā LHC trešās kārtas, kas sākās pagājušajā gadā, ar nozīmīguma līmeni 16 sigmas.
Tas nozīmē, ka varbūtība radīt signālus nejauši ir tik maza, ka tā ir nulle; Nozīmīguma līmenis 5 sigmas ir pietiekams, lai to kvalificētu kā atklājumu daļiņu fizikā.
FASER komanda joprojām smagi strādā, analizējot detektora savāktos datus, un šķiet, ka sekos vairāk neitrīno noteikšanas. Paredzams, ka LHC trešais brauciens turpināsies Līdz 2026. gadamNepārtraukta datu vākšana un analīze.
2021. gadā fiziķis Deivids Kaspers no Kalifornijas Universitātes Irvinā prognozē, ka sacīkstes radīs aptuveni 10 000 neitrīno mijiedarbības, kas nozīmē, ka mēs tik tikko esam saskrāpējuši FASERnu piedāvāto.
“Neitrīni ir vienīgās zināmās daļiņas, kuras lielā hadronu paātrinātājā nevar atklāt tieši.” Viņš sakaTātad veiksmīgais FASER novērojums nozīmē, ka beidzot tiek izmantots viss paātrinātāja fizikas potenciāls.
Komandas rezultāti Prezentēts 57. kongresā Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories.
