Масса и смешивание: изучая превращения нейтрино

From AstroNuWiki
Revision as of 21:13, 22 August 2016 by OlegSamoylov (Talk | contribs)

(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)
Jump to: navigation, search
В последних данных NOvA было найдено 33 кандидата электронных нейтрино в дальнем детекторе (серая полоса). Это измерение по сравнению с ожиданиями для нормальной (синий) и обратной (красный) иерархии масс в зависимости от СР-нарушающей фазы δ_CP. СР-нарушение является максимальным, когда δ_CP принимает значения π / 2 и 3π / 2, и отсутствует при значениях 0, π и 2π.

Мы живем в удивительно подходящее время для того, чтобы быть нейтринным физиком. В начале этого века нейтринные эксперименты Super-K в Японии, и SNO в Канаде подтвердили явление осцилляций. Это открытие приподняло завесу многих тайн в нейтринной физике. Но вместо того, чтобы поставить точку в исследовании нейтрино, это переломное открытие, удостоившееся Нобелевской премии, дало ученым широкие возможности для дальнейшего изучения природы этих частиц.

Осцилляции - это то, как ученые описывают способ трансформации нейтрино из одного вида в любой из трех других. Под тремя типами имеется в виду электронное, мюонное и тау-нейтрино. Когда эксперимент NOvA впервые был предложен в начале 2000-х, было известно, что мюонные нейтрино превращаются в основном в тау-нейтрино. NOvA измеряет малую долю мюонных нейтрино, созданных в Фермилабе, которые также осциллируют и в электронные нейтрино во время их 810-километрового путешествия в детектор около Аш-ривер, штат Миннесота. Эта доля дает нам представление о некоторых важных вопросах:

  • Существует ли два легких и один тяжелый вид нейтрино, или наоборот? Первый сценарий называется нормальной иерархией, а второй - обратной. Разница между этими возможностями проявляется во время прохождения нейтрино через вещество земной коры и означает, что мюонные нейтрино и антинейтрино переходят в электронные нейтрино с различными скоростями осцилляций.
  • Действительно ли осцилляции нейтрино и антинейтрино отличаются по своей природе? Различие между поведением материи и антиматерии называется нарушением СР-симметрии. Нарушение CP-симметрии у нейтрино может помочь объяснить, почему Вселенная состоит из вещества, а не из антивещества.
В последних данных NOvA было найдено 33 кандидата электронных нейтрино в дальнем детекторе (серая полоса). Это измерение по сравнению с ожиданиями для нормальной (синий) и обратной (красный) иерархии масс в зависимости от СР-нарушающей фазы δ_CP. СР-нарушение является максимальным, когда δ_CP принимает значения π / 2 и 3π / 2, и отсутствует при значениях 0, π и 2π.

Фермилаб производит рекордное число нейтрино для NOvA. Но, конечно же, есть подвох: из примерно 10 миллиардов триллионов нейтрино, лишь немногие из них провзаимодействуют в детекторе в штате Миннесота. А с учетом 150 000 частиц космических лучей, проходящих сквозь детектор каждую секунду, найти нейтрино, которые были созданы в ускорительном комплексе FNAL, - это как "выиграть в лотерею", а затем обнаружить "иголку в стоге сена". Для того, чтобы найти нужное нейтрино, NOvA использует передовую технологию на основе достижений в сфере компьютерного зрения, которая автоматически классифицирует изображения событий с космическими лучами и нейтрино по подобию человеческого глаза.

Последние результаты NOvA по появлению электронного нейтрино были представлены на XXVII Международной Конференции по Физике Нейтрино и Астрофизике, или Нейтрино 2016, которая завершилась на прошлой неделе. Эксперимент наблюдал 33 электронных нейтрино, возникших в пучке мюонных нейтрино; без осцилляций можно было бы ожидать всего восемь событий от фона. Это число событий близко к максимально ожидаемому в стандартном приближении осцилляций трех ароматов нейтрино. В совокупности с ограничениями из результата исчезновения мюонных нейтрино, о котором сообщалось на прошлой неделе, это значение предпочитает нормальную иерархию и максимальное нарушение СР-инвариантности. Хотя это предпочтение еще не является статистически значимым, новые результаты исключают ряд возможностей в обратной иерархии масс и помогают сузить область вокруг правильного решения.

NOvA продолжит набирать статистику с нейтринным пучком до весны 2017 года, после этого будет произведено переключение на антинейтринный пучок. Возможно новые подсказки о различиях между осцилляциями нейтрино и антинейтрино поджидают нас как раз за углом. Кристофер Бэкхаус из Калифорнийского технологического института представит результаты NOvA в Фермилабе в специальном Объединенном Экспериментально — Теоретическом Семинаре в среду, 20 июля.

Фернанда Психас, аспирант в университете Индианы (перевод Людмилы Колупаевой, студент МГУ).