Fizicienii descoperă pentru prima dată „particule fantomă” uluitoare la LHC

O descoperire majoră în fizica particulelor a fost realizată la Large Hadron Collider (LHC).

filtru prima dată neutrini Au fost descoperite, nu numai în LHC, ci și în Care Colisionator de particule.

Cele șase interacțiuni ale neutrinilor, descoperite cu ajutorul Detectorului Sub-Nutrino FASERnu, nu doar dovedesc fezabilitatea tehnologiei, dar deschid o nouă cale pentru studierea acestor particule misterioase, în special la energii mari.

„Înainte de acest proiect, nu existau semne de neutrini în ciocnitorul de particule”, a spus el. Fizicianul Jonathan Feng a spus: de la Universitatea din California, Irvine, co-președinte al Colaborării FASER.

„Această descoperire importantă este un pas către dezvoltarea unei înțelegeri mai profunde a acestor particule evazive și a rolului pe care acestea îl joacă în univers”.

De fapt, neutrinii se găsesc peste tot. Este una dintre cele mai abundente particule subatomice din univers. Dar nu poartă nicio sarcină și are o masă aproape zero, așa că, deși curge prin univers aproape cu viteza luminii, cu greu interacționează cu el. Miliarde de lucruri curg prin tine chiar acum. Pentru neutrin, restul universului este esențial imaterial; Din acest motiv, ele sunt cunoscute și sub numele de particule fantomă.

Deși interacționează rar, acest lucru nu este niciodată la fel. Detectoare ca cub de gheata în Antarctica, Super Kamiokande în Japonia şi mini pong La Fermilab din Illinois, el a folosit rețele de fotodetectoare sensibile concepute pentru a capta ploile de lumină care apar atunci când neutrinii interacționează cu alte particule într-un mediu complet întunecat, de exemplu.

Dar pentru o lungă perioadă de timp, oamenii de știință au vrut să studieze și neutrinii produși în ciocnirile de particule. Asta pentru că neutrinii de coliziune, care apar în principal din dezintegrarea hadronilor, sunt produși la energii foarte mari, care nu sunt bine studiate. Detectarea neutrinilor prin coliziune oferă acces la energiile și tipurile de neutrini rar întâlnite în altă parte.

FASERnu este ceea ce este cunoscut sub numele de fișier Reactiv emulgator. Plăcile de plumb și tungsten alternează cu straturi de emulsie: în timpul experimentelor cu particule în LHC, neutrinii se pot ciocni cu nucleele din plăcile de plumb și tungsten, rezultând particule care lasă urme în straturile emulsie, la fel ca modul în care radiațiile ionizante fac drumuri în A camera de nori.

Picturile trebuie dezvoltate ca un film fotografic. Apoi, fizicienii ar putea analiza traiectoriile particulelor pentru a vedea ce le-a produs; Fie că este un neutrin, atunci care este „aroma” sau tipul unui neutrin. Există trei arome de neutrini – electroni, muoni și tau – precum și omologii lor antineutrini.

În cursa experimentală FASERnu efectuată în 2018, șase interacțiuni neutrino candidate au fost înregistrate în straturile de emulsie. Acest lucru ar putea să nu sune prea mult, având în vedere numărul de particule care sunt produse în timpul funcționării la Large Hadron Collider, dar a oferit colaborării două informații importante.

„În primul rând, verificați dacă poziția înainte a punctului de interacțiune ATLAS din LHC este locația corectă pentru detectarea neutrinilor de coliziune.” spuse Feng. „În al doilea rând, eforturile noastre au demonstrat eficiența utilizării unui detector de emulsie pentru a monitoriza aceste tipuri de interacțiuni cu neutrini”.

Detectorul experimental era un dispozitiv relativ mic, de aproximativ 29 de kilograme (64 lb). Echipa lucrează în prezent la versiunea completă, aproximativ 1.100 de kilograme (peste 2.400 de lire sterline). Acest instrument ar fi semnificativ mai sensibil și ar permite cercetătorilor să diferențieze aromele neutrinilor de omologii lor antineutrini.

Ei prezic că al treilea ciclu de observare a LHC va produce 200 de miliarde de neutrini de electroni, 6 trilioane de neutrini de muoni, 9 miliarde de neutrini tau și antineutrinii lor. Deoarece am detectat doar aproximativ 10 neutrini tau, în total, până acum, aceasta ar fi o problemă destul de mare.

Cooperativa caută și o pradă mai evazivă. Au mari speranțe să dezvăluie fotoni întunecați, care este în prezent ipotetic, dar poate ajuta la dezvăluirea naturii materie întunecatăMasa misterioasă, nedetectabilă, care alcătuiește cea mai mare parte a materiei din univers.

Dar numai descoperirile de neutrini reprezintă un pas înainte foarte interesant pentru înțelegerea componentelor fundamentale ale universului.

„Având în vedere puterea noului nostru detector și locația sa principală la CERN, ne așteptăm să putem înregistra mai mult de 10.000 de interacțiuni cu neutrini în următoarea rundă a LHC, începând cu 2022.” Fizicianul și astronomul David Kasper a spus: de la Universitatea din California, Irvine, copreședinte al Proiectului FASER.

„Vom descoperi neutrinii cu cea mai mare energie care au fost produși dintr-o sursă creată de om”.

Cercetarea echipei a fost publicată în revizuire fizică d.