Інноваційний експеримент з нейтрино CERN з польською участю

Європейська організація ядерних досліджень CERN з Женеви прийняла в грудні новий експеримент, який дасть змогу більш точно вивчити властивості найлегшої з визнаних до цього часу частинок речовини — нейтрино. На думку дослідників, це перший проект такого типу на Великому адронному колайдері (LHC), який суттєво розсуне межі знань про нейтрино та субатомні частинки. У роботі брав участь поляк, доктор Себастьян Трояновський з Національного центру ядерних досліджень (NCBJ).

Нещодавно оголошений експеримент під назвою FASERν (в кінці назви грецька літера "nu" — пов'язана з "нейтрино") має бути не тільки першим таким детектором у самому ЛГК, але й протягом історії подібних експериментів, в яких два потоки частинок, що бігають у протилежні сторони, стикаються між собою. Нейтрино — це найбільш невловимі елементарні частинки, відомі нам сьогодні, саме тому прийнята конструкція експерименту викликає великий інтерес у науковців.

Нейтрино, що виробляється на ЛГК, є однією з найбільш енергійних субатомних частинок такого роду, які людина коли-небудь робила. Вони порівнюються в цьому відношенні з нейтрино, створеними в екстремальних явищах, таких як зіткнення високоенергетичних космічних променів з атмосферою Землі. Швидший експериментν в LHC — це можливість лабораторного випробування цих частинок на більш високі енергії.

Швидше детекторν буде частиною більшого, нещодавно затвердженого експерименту FASER, одним із чотирьох авторів якого є доктор Себастьян Трояновський, асоційований з NCBJ та Шеффілдським університетом у Великобританії. "FASERν — надзвичайно малий детектор порівняно з типовими експериментами з нейтрино", — каже доктор Трояновський, який безпосередньо брав участь у підготовчих роботах, що ведуть до затвердження нового детектора. "Це буде кубовик трохи більше метра і завширшки всього 25 см. Такий невеликий розмір можна було отримати, точно вибравши місце розташування детектора, в тому місці, де більшість дуже сильного пучка нейтрино, що утворюється в LHC, йде в точку зіткнення протонів у детекторі ATLAS ", — пояснює польський вчений.

Встановлення нового детектора можна здійснити дуже швидко, а збір перших даних розпочнеться з перезапуску LHC вже в 2021 році. «FASERν це також може прокласти шлях для інших експериментів з нейтрино на майбутніх зіткненнях частинок, і результати цих експериментів можна використовувати при плануванні майбутніх, набагато більших нейтрино-детекторів ", — каже доктор Джеймі Бойд, один з лідерів співпраці FASER, який працює в CERN щодня Женева.

Хоча новий детектор FASERν є окремим інструментом дослідження стосовно основного детектора FASER, затвердженого на початку цього року, взаємодія обох частин експерименту може зіграти ключову роль у дослідженнях фізики нейтрино. "У групі кількох фізиків-теоретиків з NCBJ та лабораторії SLAC у США ми вже провели перший аналіз захоплюючих перспектив відкриття абсолютно нових елементарних частинок у співпраці з обома частинами експерименту FASER. Ми плануємо подальші подібні дослідження в майбутньому ", — пояснює доктор Трояновський.

Дослідження високоенергетичних нейтрино не тільки допоможуть нам краще зрозуміти хід бурхливих подій, що постійно відбуваються на межі взаємодії атмосфери Землі з космосом, але й пролитимуть більше світла на характер взаємодій цих важко виявлених частинок. Теоретичні міркування щодо існування нейтрино відносяться до 1930-х років, але їх перші експериментальні спостереження відбулися майже через чверть століття.

Пізніше теоретично був розроблений досить детальний опис взаємодії нейтрино з іншими частинками речовини, який, однак, ще не був ретельно випробуваний експериментально, особливо в області високої енергії, характерної для детектора FASERν, Однією з головних цілей експерименту буде перевірити, чи точні вимірювання властивостей нейтрино в цьому енергетичному діапазоні відповідають теоретичним прогнозам і нашому поточному знанню, чи настав час перевірити ці погляди.

Дослідження нейтрино — одна із спеціальностей польських фізиків та співпраця декількох польських центрів. Крім усього іншого, варшавська група Neutrino, важливу роль якої займають вчені NCBJ, бере участь у великому експерименті з нейтрино T2K в Японії та готує черговий експеримент із запланованим більш потужним детектором HyperKamiokande. Порівняно з великими нейтрино експериментами, розташованими на шахтах, таких як T2K або Антарктичний океан або лід, FASERν має бути новою якістю і має дати вченим цінний і відносно дешевий інструмент для вивчення навколишнього світу.

Джерело: Національний центр ядерних досліджень

Facebook Comments