Физики впервые зарегистрировали "частицы-призраки" в Большом адронном коллайдере. В ходе эксперимента под названием FASER были обнаружены следы нейтрино (neutrino), возникающие при столкновениях частиц. Это исследование позволит специалистам глубже разобраться в тайнах мироздания.

Эксперимент FASER установлен на Большом адронном коллайдере для обнаружения нейтрино, образующихся при столкновениях частиц. Фото предоставлено CERN

 

Нейтрино - это очень маленькие, электронейтральные элементарные частицы, практически не взаимодействующие с частицами материи. Это делает их сложными для обнаружения, хотя они очень распространены - фактически, через ваше тело сейчас проходят десятки миллиардов нейтрино. По этой причине их нередко называют частицами-призраками.

Нейтрино рождаются в звездах и квазарах в результате радиоактивного распада и при взаимодействии космических лучей с атомами в атмосфере Земли. На протяжении долгого времени ученые считали, что в ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер, они также должны присутствовать, но без соответствующих приборов их невозможно было обнаружить.

Однако, теперь ученым удалось найти верный подход и провести необходимые испытания. В ходе проведения первой части эксперимента под названием FASER,  ученые зафиксировали шесть случаев взаимодействия нейтрино.

"До этого эксперимента никто не наблюдал взаимодействия нейтрино на коллайдерах частиц", - рассказывает Джонатан Фенг, ведущий сотрудник исследования. "Это важнейший опыт - еще одна ступенька к лучшему пониманию этих удивительных частиц и их значения для Вселенной".

Experiment FASER располагается в 480 метрах от точки взаимодействия ATLAS на Large Hadron Collider. По словам Джонатана Фенга, заслуженного профессора физики и астрономии UCI и соруководителя лаборатории FASER, это максимально удачное место для обнаружения нейтрино, возникающих в результате столкновений частиц на установке. Фото предоставлено CERN

 

Расположенный на удалении 480 м (1 575 футов) от места взаимодействия частиц, детектор FASER по принципу работы напоминает пленочный фотоаппарат. Детектор содержит несколько рядов эмульсионных пленок, чередуемых с пластинами из вольфрама в качестве материала мишени для нейтринных взаимодействий. Оставляемые ими следы могут быть обнаружены, когда эмульсионные слои будут "проявлены", как фотопленка. В результате в полученной информации было обнаружено шесть подобных следов.

"Убедившись в высокой точности методики использования эмульсионного датчика для регистрации взаимодействия нейтрино, образующихся на ядерном коллайдере, специалисты FASER намерены провести дополнительную серию измерений с применением полнофункционального аппарата, гораздо более мощного и чувствительного", - поясняет Фенг.

Полностью модифицированный прибор, известный как FASERnu, весит более 1 090 кг (2 400 фунтов) в отличие от пилотной версии весом 29 кг (64 фунта). Увеличение чувствительности прибора обеспечит возможность не просто чаще регистрировать нейтрино, но и различать их между собой по трем различным категориям, а кроме того, регистрировать антинейтрино.

"Принимая во внимание возможности нашего нового детектора и его местоположение в CERN, мы рассчитываем, что при следующем запуске БАК, который начнется в 2022 году, удастся зафиксировать не менее 10000 нейтринных взаимодействий", - рассказывает Дэвид Каспер, участник эксперимента. " Это позволит нам обнаружить самые высокоэнергетические нейтрино, производимые когда-либо из искусственных источников".

Источник: University of California, Irvine