MINOS ( Căutare de oscilație a neutrinului cu injector principal ) este un experiment de fizică a particulelor conceput pentru a studia fenomenul oscilațiilor neutrinilor, descoperit pentru prima dată în experimentul Super-Kamiokande (Super-K) în 1998. Neutrinii produși de NuMI ("neutrini din injectorul principal") la Fermilab lângă Chicago sunt apoi observați de două detectoare, unul situat foarte aproape de locul unde este produs fascicul de neutrini ("Near Detector") și un alt detector mult mai mare situat la 735 km. în nordul Minnesota („detectorul de departe”).
Experimentul MINOS a început să detecteze neutrini din fasciculul NuMI în februarie 2005. Pe 30 martie 2006, colaborarea MINOS a anunțat că o analiză a datelor originale colectate în 2005 este în concordanță cu oscilațiile neutrinilor cu parametrii de oscilație care sunt în concordanță cu măsurătorile super-K [1] . MINOS a primit ultimii neutrini de pe linia fasciculului Numi la miezul nopții pe 30 aprilie 2012. [2] [3] . Apoi a fost actualizat la MINOS+, care a început să primească date în 2013. Experimentul a fost oprit pe 29 iunie 2016, iar detectorul îndepărtat a fost demontat și scos.
Există două detectoare în experiment.
Ambele detectoare MINOS sunt calorimetre de eșantionare cu scintilatoare din oțel , realizate din planuri alternative de scintilatoare din oțel magnetizate și din plastic . Câmpul magnetic este utilizat pentru a devia traiectoriile muonilor formați în timpul interacțiunii neutrinilor muoni cu o țintă, ceea ce face posibilă distingerea interacțiunilor cu neutrini de interacțiunile cu antineutrini. Această caracteristică a detectorilor MINOS îi permite lui MINOS să caute încălcarea CPT cu neutrini și antineutrini atmosferici.
NuMI folosește un injector principal de 120 GeV pentru a produce un fascicul de neutrini, iar impulsurile de protoni lovesc o țintă de grafit răcită cu apă. În timpul interacțiunii protonilor cu materialul țintă, se formează pioni și kaoni , care sunt focalizați de câmpul magnetic al sistemului de control. Dezintegrarile ulterioare ale pionilor si kaonilor genereaza un fascicul de neutrini . Majoritatea sunt neutrini muonici, cu puțină contaminare cu neutrini electronici . Interacțiunile neutrinilor din detectorul de apropiere sunt utilizate pentru a măsura fluxul inițial de neutrini și spectrul de energie. Majoritatea covârșitoare a neutrinilor, care nu interacționează cu materia din cauza interacțiunii slabe, trec prin detectorul Near și 734 km de roci, apoi prin detectorul îndepărtat și în spațiu. În drum spre Sudan, aproximativ 20% dintre neutrini muoni se transformă în alte tipuri în timpul oscilațiilor .
MINOS măsoară diferența de compoziție a fasciculului de neutrini și distribuția energiei în detectoarele de aproape și de departe pentru a oferi măsurători precise ale diferenței de masă a neutrinilor la pătrat și ale unghiului de amestecare . În plus, MINOS caută apariția neutrinilor de electroni în detectorul îndepărtat și va măsura sau va stabili o limită a probabilității oscilațiilor neutrinilor muoni în neutrinii electronici.
Pe 29 iulie 2006, Minos Collaboration a publicat un articol în care își prezentau măsurătorile inițiale ale parametrilor de oscilație obținuți în urma dispariției neutrinilor muoni. Ele sunt : Δm2
23= 2,74+0,44
−−0,26 × 10 −3 eV 2 /c 4 și sin 2 (2 8 23 ) > 0,87 ( nivel de încredere 68% ). [6] [7]
În 2008, MINOS a publicat un alt rezultat folosind mai mult de două ori datele anterioare (3,36×10 20 coliziuni de protoni pe țintă; inclusiv primul set de date). Aceasta este cea mai precisă măsurătoare a Δ m 2 . Rezultate : ∆m2
23= 2,43+0,13
−−0,13 × 10 −3 eV 2 /c 4 și sin 2 (2 8 23 ) > 0,90 ( nivel de încredere 90% ). [opt]
În 2011, rezultatele de mai sus au fost din nou actualizate utilizând eșantionarea datelor de peste 2x (7,25 x 10 20 expunere la protoni per țintă) și o metodologie de analiză îmbunătățită. Rezultate : ∆m2
23= 2,32+0,12
−−0,08 × 10 −3 eV 2 /c 4 și sin 2 2 8 23 ) > 0,90 ( nivel de încredere 90% ). [9]
În 2010 și 2011, MINOS a raportat rezultate că există o diferență de extincție și, prin urmare, de mase, între antineutrini și neutrini, ceea ce ar rupe simetria CPT . [10] [11] [12] Cu toate acestea, după ce au fost evaluate date suplimentare în 2012, MINOS a raportat că acest decalaj s-a redus și nu mai exista niciun exces. [13] [14]
Rezultatele măsurătorilor razelor cosmice cu MINOS Far Detector au arătat că există o corelație puternică între razele cosmice de mare energie măsurate și temperatura stratosferei . S-a demonstrat pentru prima dată că fluctuațiile diurne ale razelor cosmice secundare de la un detector de muoni subteran sunt asociate cu fenomene meteorologice la scară planetară din stratosferă, cum ar fi încălzirea bruscă a stratosferei [15] , precum și schimbarea anotimpurilor. [16] Detectorul de departe MINOS este, de asemenea, capabil să observe diminuarea razelor cosmice cauzată de Soare și Lună . [17]
În 2007, în timpul unui experiment cu detectoare Minos, s-a constatat că viteza de mișcare a 3 neutrini este de 1,000051 ± (29) la o probabilitate de încredere de 68% și cu o probabilitate de încredere de 99% în intervalul cuprins între 0,999976 c și 1,000126 c . Valoarea centrală era peste viteza luminii; cu toate acestea, incertitudinea a fost suficient de mare încât rezultatul nu a exclus, de asemenea, viteze mai mici sau egale cu lumina la acest nivel ridicat de încredere. [18] [19]
După ce detectoarele pentru proiect au fost modernizate în 2012, MINOS și-a corectat rezultatul inițial și a găsit acord cu viteza luminii, cu o diferență în timpii de sosire de −0,0006% (±0,0012%) între neutrini și lumină. Se vor face măsurători suplimentare. [douăzeci]
| Experimente și detectoare în fizica neutrinilor | |
|---|---|
| Descoperiri |
|
| Operare | |
| În construcție |
|
| Închis |
|
| Sugerat |
|
| Anulat |
|
