Все точнее о нейтрино

Все точнее о нейтрино

Коллаборация Daya Bay, в которую входят российские ученые из Объединенного института ядерных исследований, объявила о новых очень точных результатах исследования нейтрино.

Предыдущие результаты измерения параметров нейтрино в эксперименте Daya Bay, опубликованные в начале 2014 года, были наиболее точными в мире. Новые результаты, использующие данные за 217 дней при шести активных детекторах и за 404 дня (с октября 2012 по ноябрь 2013 года) при всех восьми работающих детекторах, обладают, по крайней мере, в два раза лучшей точностью. Они опубликованы в Physical Review Letters.

Нейтрино известны своим слабым взаимодействием с веществом. Они могут пройти сквозь Солнце или Землю, не вступив во взаимодействие ни с одним атомом вещества. Более того, они так могут пройти через миллиард солнц. С одной стороны это затрудняет их регистрацию, а с другой - делает источником важнейшей информации об эволюции вселенной и процессах происходящих внутри звезд. Физики полагают, что нейтрино могут играть ключевую роль в объяснении асимметрии материи и антиматерии во Вселенной. Эта асимметрия заключается в том, что после Большого Взрыва не произошло полной взаимной аннигиляции материи и антиматерии, а часть материи все же осталась и сформировала Вселенную такой, какой мы видим ее сегодня.

В эксперименте Daya Bay изучаются нейтринные осцилляции - изменение типа нейтрино по мере их движения от источника до детектора. Эти исследования позволяют определить два ключевых параметра нейтринной физики - «угол смешивания нейтрино» и «разность квадратов нейтринных масс».

В настоящее время известно о трех типах нейтрино, каждый из которых всегда рождается вместе с соответствующим лептоном - электроном, мюоном или тау-лептоном. В соответствие с этим, каждому нейтрино приписывается свое квантовое число - аромат (или «флэйвор»). Первые эксперименты указывали на то, что тип (аромат) нейтрино сохраняется. Но по мере проведения новых экспериментов появились сомнения в этом. Некоторые эксперименты регистрировали меньшее число нейтрино, чем ожидали согласно теоретическим вычислениям. Первым таким фактом был дефицит числа электронных нейтрино, летящих от Солнца, который был обнаружен еще в 1970-х годах.

Для объяснения этого было выдвинуто пара десятков предположений, из которых победила гипотеза так называемых нейтринных осцилляций. В ней предполагалось, что электронные нейтрино на пути от Солнца превращались в другие типы нейтрино. Интересно, что идею нейтринных осцилляций высказал в свое время академик Бруно Понтекорво, работавший в ОИЯИ. Серьезно об осцилляциях нейтрино заговорили во второй половине 1990-х годов.

В соответствии с этой гипотезой, в пучке, состоящем изначально только из электронных нейтрино, по мере распространения появляется примесь мюонных и тау-нейтрино с одновременным уменьшением доли электронных. Вероятность появления этой примеси зависит периодическим образом от расстояния между источником и детектором.

По современным представлениям причина этого в том, что электронное, мюонное и тау-нейтрино являются квантовой смесью трех состояний, каждое из которых входит со своей долей. Эти доли удобно выражать математически через углы смешивания. Можно сказать, что электронное, мюонное и тау-нейтрино состоят из трех волн, каждая из которых колеблется со своей частотой и амплитудой. Поэтому, если в начальный момент времени сумма этих волн выглядела как электронное нейтрино, то через некоторое время эти волны сложатся так, что появляется примесь мюонного и тау-нейтрино, что и измеряют экспериментаторы как дефицит в числе электронных нейтрино.

Именно в эксперименте Daya Bay был в 2012 измерен последний из трех углов смешивания, что выдвинуло его на ведущие роли в мире. После этого лаборатория перешла к реализации следующего этапа эксперимента, ведь вопросы в нейтринной физике еще есть, например, проблема иерархии масс нейтрино (состояний). Очень интересными являются поиски «стерильного» нейтрино - гипотетической частицы, которая может смешиваться с тремя известными типами нейтрино. Если они будут обнаружены, ученым придется пересмотреть трех-нейтринную модель осцилляций, а также Стандартную модель, которая в настоящее время описывает взаимодействия элементарных частиц.

Для этого необходимо значительно повысить точность измерением. Сейчас сделан первый шаг на этом пути. К концу 2017 года в распоряжении коллаборации будет, по крайней мере, в четыре раза больше данных, которые позволят еще больше улучшить точность измерений. Окончательные результаты ожидаются к 2023-25 году.

Эксперимент проводится в Китае в районе под названием Дая Бэй, расположенном на расстоянии 55 километров на северо-востоке от Гонконга. Здесь поблизости расположены три ядерных реакторных комплекса - Daya Bay, Ling Ao и Ling Ao 2 (шесть реакторов), непрерывно обеспечивающих поток электронных антинейтрино, рождающихся в ядерных реакциях. Это позволяет не строить специальный источник нейтрино. Для исследования нейтрино используются восемь детекторов, погруженных в три больших подземных бассейна с водой и находящихся на разных расстояниях от этих реакторов. Коллаборация Daya Bay состоит из более двухсот ученых из семи стран, в том числе и России.

Newsland.ru

Похожие новости:
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 6982 0 Научные открытия
1
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 3772 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 2177 0 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 6245 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 2308 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 2120 1 Научные открытия
0
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. ..
2013-03-29 1979 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 2077 1 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 3018 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 2444 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 7534 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 2117 0 Научные открытия
0
Нейтринный телескоп применили для изучения осцилляций
Физики применили нейтринную обсерваторию IceCube для изучения нейтринных осцилляций на высоких энергиях. Об этом представители проекта рассказали на 25-й Международной конференции по нейтринной физике и астрофизике в Киото. Краткое изложение доклада приводит Nature News. Обсерватория предназначена для регистрации космических ..
2012-06-7 1923 0 Научные открытия
0
Найдена ошибка расчетов относительно скорости нейтрино
Уже прошло больше 3х недель, после того как ученые заявили о том, что нейтрино преодолел скорость света. Данное открытие породило массу слухов и споров. Естественно, что признание данного открытия верным, полностью поставит крест на известной всеми теории относительности ..
2011-10-27 3920 2 Научные открытия
1
Данные о сверхсветовом движении нейтрино ошибочны?
Сотрудники коллаборации OPERA, вероятно, ошибочно классифицировали движение зарегистрированных ими нейтрино как сверхсветовое. О сенсационных результатах эксперимента OPERA мы писали в сентябре и ноябре. Учёные измеряли время пролёта мюонных нейтрино от их источника - суперпротонного синхротрона Европейской организации по ядерным исследованиям ..
2012-02-23 1834 0 Научные открытия
0