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 в 800 километров. Об этом сообщает издание Forbes.
Детектор NOvA, представляющий собой сооружение размерами 16 на 16 на 60 метров и массой 14 тысяч тонн, расположен в штате Минессота на расстоянии 800 километров от источника мюонных нейтрино, находящегося в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Фермилаб) недалеко от Чикаго в штате Иллинойс.
Фермилаб примерно раз в секунду генерирует около триллиона нейтрино, однако из-за того, что эти частицы чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом, только немногие из них удается обнаружить детектору NOvA. Последний определяет три типа нейтрино косвенным путем по результату их столкновений с атомами, приводящим к образованию фотонов и трех частиц — электронов, мюонов или таонов.
Пучок из Фермилаб почти полностью состоит из мюонных нейтрино. Согласно прогнозам, в случае, если мюонные нейтрино не превращаются в электронные и тау-нейтрино, детектор NOvA должен был зарегистрировать 201 рождение мюона. Всего физикам удалось зафиксировать только 33 таких события, что означает, что мюонные нейтрино превратились в электронные или тау-нейтрино.
Сбор данных для регистрации нейтрино ученые начали с февраля 2014 года, а результаты наблюдений представили на секционной конференции Американского физического общества. В работе коллаборации NOvA принимают участие 210 ученых и инженеров из 39 институтов и научных организаций США, Бразилии, Чехии, Греции, Индии, России (которая представлена тремя институтами — ОИЯИ, ФИАН и ИЯИ РАН) и Великобритании.
Кроме NOvA, осцилляции мюонных нейтрино в электронные ранее зарегистрировали детекторы T2K в Японии и MINOS в Фермилаб. В отличие от них, мощность NOvA позволяет ему гораздо быстрее наблюдать осцилляции. Кроме того, подобно T2K он спроектирован для потенциального наблюдения антинейтрино (если такие античастицы отличаются от своих частиц). Время работы детектора оценивается в шесть лет.
Нейтрино являются самой распространенной массивной частицей во Вселенной. Нейтрино участвуют в слабых взаимодействиях и имеют чрезвычайно низкую массу. Вместе с соответствующими частицами (электронами, мюонами и таонами) они образуют три поколения лептонов — «истинно» элементарных частиц (бесструктурных, то есть не состоящих из кварков, в отличие от адронов) с полуцелым спином.
Нейтринные осцилляции могут возникать только в случае ненулевой массы частиц (которая до сих пор точно не определена), а также важны для решения проблемы солнечных нейтрино — недостаточного (по сравнению с теоретическими расчетами) количества электронных нейтрино, достигающих Земли от светила.