Подтверждено превращение одного вида нейтрино в другой

Подтверждено превращение одного вида нейтрино в другой

«Каждый квадратный сантиметр вашего тела каждую секунду пронизывает 60 млрд нейтрино, исходящих от Солнца, — утверждает Антонио Эредитато (Antonio Ereditato), физик, участвующий в эксперименте OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), который проходит в Швейцарии.

И тем не менее учёным этого мало: по всем расчётам, от Солнца должно убегать больше нейтрино, чем мы можем зарегистрировать на Земле. Измерения потока нейтрино, проводимые с 1960-х годов, показывают, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино в два–три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, принятая в современной науке. Это расхождение имеет даже название — «проблема солнечных нейтрино»; оно считается одной из главных загадок солнечной физики.

В 1957 году проблему попытались объяснить: советский физик Бруно Понтекорво предположил, что нейтрино способны превращаться из одного своего типа в другие — то есть «переключаться» между электронными, мюонными и тау-нейтрино. Между тем стандартному детектору нейтрино исключительно трудно зарегистрировать мюонные и тау-нейтрино — в отличие от электронных.

Нейтринный детектор Национального института ядерной физики (Италия), где зафиксировано третье превращение мюонного нейтрино в тау-нейтрино. (Фото Paolo Lombardi / INFN-MI.)

Узким местом этой гипотезы долгое время было то, что зафиксировать факт исчезновения или отсутствия нейтрино относительно просто, а вот убедиться в том, что нейтрино появляются «из ниоткуда» (то есть из нейтрино другого типа) оказалось значительно сложнее.

Чтобы проверить гипотезу, OPERA-исследователи направляли пучки мюонных нейтрино из лаборатории в Швейцарии (через земную кору, не представляющую слишком серьезного препятствия для нейтрино) в другую лабораторию, расположенную в Италии, в 730 км от первой. Небольшая часть «посылки» регистрируется «на том конце» четырёхтысячетонной камерой, в которой нейтрино превращаются в сходную частицу и быстро распадаются. Событие порождает небольшое свечение, регистрируемое высокочувствительными фотодетекторами.

В данном случае зарегистрирован редкий на Земле переход мюонного нейтрино в тау-нейтрино, которое впоследствии испытало переход в тау-лептон, «путешествующий» примерно несколько миллиметров до распада на адроны. Фиксация события весьма трудна: с 2010 года по настоящее время такое удавалось всего два раза. Однако вероятность безошибочного определения этого события завит именно от частоты его регистрации, а потому пара фактов — это слишком мало, чтобы уверенно заявлять о превращении одного вида нейтрино в другой.

Третий случай резко повышает статистическую значимость эксперимента: шанс ошибки равен сейчас одному на миллион. Разумеется, это пока ниже достоверности обнаружения частицы, «похожей на бозон Хиггса», но достаточно для того, чтобы ещё больше уверить научное сообщество в правоте гипотезы Понтекорво.

Как отмечают авторы эксперимента, масса нейтрино предопределяет то, как часто эта его разновидность претерпевает превращения, и в зависимости от частоты таких событий для тау-нейтрино может быть измерена масса, сегодня фактически неизвестная и лишь ограниченная «сверху».

Подготовлено по материалам OPERA.

Источник: science.compulenta.ru

Похожие новости:
Нейтрино объяснят куда пропала вся антиматерия Вселенной
Нейтрино, произведенные ядерным реактором в Китае, видоизменяются из одного вида в другой быстрей, чем ожидалось. Это может помочь объяснить, почему Вселенная заполнена материей, а не однообразной радиацией. Нейтрино, как и антинейтрино, бывает трех видов: электронным, мюонным и тау. По мере того, как они пролетают ..
2012-03-12 1677 0 Научные открытия
0
Превращение нейтрино стало научным фактом
Обработка результатов серии экспериментов, проведённых в Японии, не оставляет места для сомнений: десятилетиями мучившая учёных проблема пропавших солнечных нейтрино наконец-то решена. В физическом эксперименте Токай — Камиока наконец-то получены надёжные данные о превращении нейтрино одного ..
2013-07-24 1547 0 Научные открытия
0
Коллаборация OPERA в пятый раз обнаружила тау-нейтрино
Коллаборация Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) с достоверностью пять сигм в пятый раз обнаружила тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино. Об этом сообщается на сайте ЦЕРНа. Эксперимент OPERA призван доказать существование нейтринных осцилляций: превращений трех типов (электронного, ..
2015-06-17 6338 0 Научные открытия
0
Нейтринные осцилляции удивили физиков
Международная группа физиков, в которую входят и российские исследователи, измерила важный параметр нейтринных осцилляций - так называемый тета 1-3, который оказался существенно выше, чем ожидалось. Препринт статьидоступен на сайте arXiv.org. Нейтрино и антинейтрино бывают трех сортов - электронные, мюонные и тау-нейтрино, ..
2012-03-12 1833 0 Научные открытия
0
Вновь подтверждено преодоление скорости света нейтрино
По информации РИА новости, научная группа Opera все таки повторила эксперимент с нейтрино, однако её результаты оказались прежними. По словам Натальи Полухиной, которая является одним из участников проекта, новые результаты показали, что нейтрино преодолел 730 километров на 57 наносекунд быстрее скорости ..
2011-11-16 2294 2 Научные открытия
0
В Китае сделано новое открытие о нейтрино
Международная исследовательская группа, работающая в лаборатории по изучению нейтрино при Даяваньской АЭС в Южном Китае,  опубликовала первые результаты открытия относительно последней и самой неуловимой части давней головоломки: как нейтрино, по видимости, могут исчезать, когда они двигаются.Удивительное открытие приоткрыло путь ..
2012-03-16 3030 3 Научные открытия
-1
14000-тонный детектор зарегистрировал первые нейтрино
Ученые, работающие с экспериментом NOvA заявили о регистрации первых нейтрино на дальнем из двух детекторов. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте лаборатории Ферми. В настоящее время строительство детекторов еще не завершено, поэтому результаты носят тестовый характер. В проект NOvA помимо ..
2014-02-18 1613 0 Научные открытия
0
IceCube впервые «поймал» сразу три нейтрино
Нейтринная обсерватория IceCube, находящаяся на Южном полюсе, впервые зафиксировала сразу три нейтрино, предположительно пришедших от одного источника. По словам физиков, случайно такое событие можно ожидать примерно раз в 13,7 лет. Пространственная и временная близость вызвала интерес ученых ..
2017-03-05 6855 0 Научные открытия
0
Астрофизики обнаружили нейтрино со сверхвысокой энергией
Расположенный под льдом на антарктической станции Амудсен-Скотт в Антарктиде детектор нейтрино IceCube зарегистрировал две частицы с энергией около одного петаэлектронвольта. Ранее физики считали, что нейтрино таких энергий появляются в результате взаимодействия космических лучей с атмосферой, но в новом сообщении речь ..
2013-11-12 1483 1 Научные открытия
0
Новый эксперимент опроверг, что частицы нейтрино движутся быстрее скорости света
Специалисты из Национального института ядерной физики в Гран-Сассо (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) подтвердили сегодня, что частицы нейтрино не движутся быстрее скорости света. Об этом говорится в пресс-релизе, распространенном Европейским центром ядерных исследований (CERN). Как говорится в документе, новый ..
2012-03-19 2543 2 Научные открытия
0
Детектор NOvA впервые увидел осцилляции у пролетевших 800 километров нейтрино
Детектор NOvA (акроним от английского NuMI Off-Axis Neutrino Appearance) в США впервые наблюдал осцилляции нейтрино (изменения их типа) после прохождения этими частицами расстояния 800 километров. Об этом сообщает издание Forbes. Детектор NOvA, представляющий собой сооружение размерами 16 на 16 на 60 метров ..
2015-08-11 5714 0 Научные открытия
0
В мире заработал нейтринный телеграф
Физики Фермилаба (Национальная лаборатория ускорителей им. Ферми), проверяя новые возможности своего нейтринного детектора MINERvA, воспользовались им в качестве части нейтринного телеграфа и передали с ускорительного источника этих загадочных частиц, передатчика NuMI beamline, через 210 метров скальной ..
2012-03-19 1686 0 Научные открытия
1
Массу нейтрино оценили с помощью галактических скоплений
Ученые предложили новую оценку масс нейтрино, основанную на астрономических наблюдениях. Она относится к верхней гране интервала, полученного ранее с использованием разного рода ускорителей. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Авторы ..
2014-02-14 1481 1 Научные открытия
0
Физики опровергли наличие майорановских нейтрино
Международная группа физиков опровергла гипотезу о существовании майорановских нейтрино. Эти частицы должны были играть роль как нейтрино, так и антинейтрино одновременно. Эксперименты, проведенные на подземном детекторе нейтрино в итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо, не позволили найти майорановские частицы. Подробности ..
2013-07-18 1171 0 Научные открытия
0
CERN закрыл вопрос о сверхсветовых нейтрино
CERN официально опроверг информацию о сверхсветовых нейтрино, полученных в ходе эксперимента OPERA. Об этом сообщается в пресс-релизе центра. В сообщении приводятся слова Серджио Бертолуччи, директора по исследованиям CERN, сказанные им во время доклада на конференции по нейтринной физике и астрофизике, проходящей ..
2012-06-9 2135 0 Научные открытия
0