Колаборація MINOS підтвердила інформацію про «перетворення» мюонних нейтрино на електронні

Міжнародна колаборація MINOS підтвердила наведені минулого місяця дані про нейтринні осциляції рідкісного типу. Нейтринні осциляції — це перетворення нейтрино (електронного, мюонного чи таонного) на нейтрино іншого сорту (покоління) або на антинейтрино. Теорія передбачає наявність закону періодичної зміни ймовірності виявлення частинки певного сорту залежно від власного часу, що минув від моменту створення частинки.

Прийнято вважати, що нейтрино — легкі нейтральні частинки з великою проникною здатністю — різних поколінь (електронні ν_е, мюонні ν_μ або таонні ν_τ) можуть «перетворюватися» одне на одне; інакше кажучи, імовірність виявлення нейтрино певного сорту періодично змінюється в міру його руху. Це явище, можливе лише за відмінної від нуля маси частинок, і назвали осциляціями. У початковій версії Стандартної моделі осциляції та ненульова маса нейтрино не описуються, але включити їх у цю теоретичну конструкцію досить легко.

Для опису осциляцій використовують матрицю Понтекорво — Макі — Накаґави — Сакати і так звані кути змішування θ₁₂, θ₂₃ та θ₁₃. Перші два кути вже виміряно, а значення третього, найменшого, було обмежено згори.

У червні цього року представники міжнародного проєкту Т2К повідомили, що їм, імовірно, вдалося зареєструвати рідкісне «перетворення» мюонних нейтрино на електронні. Цей результат дав змогу отримати нову оцінку величини sin²(2θ₁₃): тепер ученим відомо, що нерівність 0,03 (0,04) < sin²(2θ₁₃) < 0,28 (0,34) має виконуватися за нормальної (оберненої) ієрархії мас нейтрино. Якби осциляцій виду ν_μ → ν_е не існувало, sin²(2θ₁₃) дорівнював би нулю.

«Ближній» (угорі) та «дальній» детектори MINOS (фото Fermilab).

Учасники проєкту MINOS, як і їхні колеги з Т2К, намагаються встановити значення θ₁₃ та відстежують появу електронних нейтрино у спеціально підготовленому пучку ν_μ. Експерименти побудовані за схожими схемами, основними елементами яких є прискорювач і два детектори: один розташований поряд із прискорювачем і контролює параметри підготовленого пучка, а другий, призначений для виявлення ν_е, перебуває на значній відстані від першого. Мюонні нейтрино фізики з MINOS отримують на прискорювачі американської Національної лабораторії ім. Фермі, спрямовуючи протони на графітову мішень для утворення піонів і каонів, які розпадаються з утворенням мюонів і нейтрино. «Ближній» і «дальній» детектори мають практично однакову конструкцію та складаються зі сталевих пластин і пластикових сцинтиляторів, що чергуються, але «дальній», розміщений у шахті на глибині 716 м, набагато масивніший. Відстань між ним і прискорювачем, що дорівнює 735 км, нейтрино долають приблизно за чотирьохсоту частину секунди.

Під час вимірювань дослідники з MINOS зареєстрували 62 події, які мали всі ознаки взаємодій електронного нейтрино. Якби мюонні нейтрино не «перетворювалися» на електронні, фізики, як свідчать розрахунки, зафіксували б лише 49 таких подій; звідси можна зробити висновок, що sin²(2θ₁₃) < 0,12. «Найімовірніше, реальна величина sin²(2θ₁₃) перебуває в нижній частині діапазону, встановленого в експерименті T2K, — говорить співробітник Лабораторії ім. Фермі Роберт Планкетт (Robert Plunkett). — Утім, оцінки MINOS і T2K ще потрібно перевірити, і тут нам допоможуть лише нові дані».

Експериментальну інформацію на детекторі MINOS учені планують збирати до лютого 2012 року.

Підготовлено за матеріалами Discovery News.

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.