NOvA (experiment)

NOvA este un experiment pentru studiul oscilațiilor neutrinilor [1] . A început activitatea în 2014 [2] .

Scopul experimentului

După cum se știe acum, neutrinii cu un anumit număr de leptoni ( , , și ) nu coincid cu stările cu o anumită masă ( , și ), ci sunt suprapuse : $\nu_{e}$ $\nu _{\mu }$ $\nu_{\tau}$ $\nu _{1}$ $\nu _{2}$ $\nu _{3}$

${\begin{pmatrix}\nu _{e}\\\nu _{\mu }\\\nu _{\tau }\end{pmatrix}}=U{\begin{pmatrix}\nu _ {1}\\\nu _{2}\\\nu _{3}\end{pmatrix}}$

unde este o matrice unitară 3 x 3. Dacă masele stărilor , și sunt diferite ( ), atunci neutrinii , , și , care sunt produși, de exemplu, în reacțiile nucleare, nu sunt stări staționare , ci, fiind lăsate la ei înșiși, de-a lungul timpului se transformă în prieteni și înapoi. Acest fenomen, din punct de vedere matematic, este asemănător bătăilor dintr-un sistem de pendule cuplate și este cunoscut sub numele de oscilații neutrino . $U$ $\nu _{1}$ $\nu _{2}$ $\nu _{3}$ $m_{1}\neq m_{2}\neq m_{3)$ $\nu_{e}$ $\nu _{\mu }$ $\nu_{\tau}$

Matricea de transformare depinde, în general, de patru parametri: trei unghiuri Euler și faza : $U$ $\theta _{ij}$ $\delta$

$U={\begin{pmatrix}1&0&0\\0&\cos \theta _{23}&\sin \theta _{23}\\0&-\sin \theta _{23}&\cos \theta _ {23}\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}\cos \theta _{13}&0&e^{-i\delta }\sin \theta _{13}\\0&1&0\\-e^{i\ delta }\sin \theta _{13}&0&\cos \theta _{13}\\\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}\cos \theta _{12}&\sin \theta _{12} &0\\-\sin \theta _{12}&\cos \theta _{12}&0\\0&0&1\end{pmatrix}}$

Inegalitatea de fază zero sau înseamnă încălcarea invarianței CP . Un parametru similar în matricea de amestecare a cuarcilor este responsabil pentru încălcarea parității CP în dezintegrarea mesonului K. $\delta$ $\pi$

Valori și măsurate în experimente cu neutrini electronici: solar și reactor . $\Delta m_{12}^{2}=m_{1}^{2}-m_{2}^{2}$ $\theta _{12}$

Scopul experimentului NOvA este de a măsura cantitățile și . Pentru aceasta , se observă „dispariția” neutrinului muon ( ) și transformarea lui într- unul electronic ( ) și procese similare care implică antineutrini - . $\delta$ $\theta _{23}$ ${\displaystyle \Delta m_{23}^{2}=m_{3}^{2}-m_{2}^{2))$ $\nu _{\mu }\la \nu _{\mu )$ $\nu _{\mu}\la \nu _{e)$ ${\tilde {\nu }}_{\mu }\to {\tilde {\nu }}_{\mu }$ ${\tilde {\nu }}_{\mu }\to {\tilde {\nu }}_{e}$

Echipament

Experimentul folosește un fascicul de neutrini muoni NuMI, creat de acceleratorul de la Fermilab și două detectoare : unul apropiat la o distanță de 1 km de sursa de neutrini și unul îndepărtat la o distanță de 810 km, în Minnesota [3] .

Fascicul de neutrini este creat astfel: protonii accelerați până la o energie de 120 GeV cad pe o țintă de grafit; făcând acest lucru, printre altele, se nasc pioni și kaonii . Aceștia sunt focalizați folosind un câmp magnetic de configurație specială, iar atunci când se degradează, sunt produși neutrini (antineutrini), în principal muoni [4] . Potrivit experimentatorilor, acesta este cel mai puternic fascicul de neutrini din lume în acest moment (2018) [5] .

Detectorul de departe care cântărește 14.000 de tone are dimensiunile de 15 x 15 x 60 m. Detectorul de aproape cântărește 300 de tone și are dimensiuni de 4 x 4 x 15 m [6] . Dispozitivul ambelor detectoare este același - ele constau din celule de clorură de polivinil umplute cu un scintilator lichid , iar impulsurile de lumină de la ele sunt colectate de o fibră optică specială . Detectorul din apropiere este situat sub pământ la o adâncime de 100 m, iar cel îndepărtat este la suprafață [3] .

Din cauza oscilațiilor, compoziția particulelor înregistrate de detectorul îndepărtat ar trebui să difere de compoziția fasciculului inițial: sunt mai puțini neutrini muoni și apar neutrini de electroni, care nu erau în el.

Rezultate

Din februarie 2014 până în februarie 2017, experimentul a fost realizat cu un fascicul de neutrini, din februarie 2017 până în prezent, cu un fascicul de antineutrini. În acest timp, s-au acumulat statistici corespunzătoare la 8,85 10 20 ciocniri de protoni cu ținta în primul mod și 6,91 10 20 în al doilea mod (deoarece este imposibil să se măsoare direct intensitatea fasciculului de neutrini, aceasta este estimată indirect). de numărul de protoni din fasciculul primar) [6] .

În acest timp (ținând cont de selecția evenimentelor în funcție de diverse criterii, descrise în detaliu în articolele originale), detectorul de departe a înregistrat [5] :

neutrini muoni:
- în modul neutrin - 113 evenimente (în absența oscilațiilor, erau așteptate 730)
- în modul antineutrino - 65 de evenimente (fără oscilații ar fi 266)
neutrini electronici:
- în modul neutrino - 58 de evenimente (cu evaluare de fundal 15 evenimente)
- în modul antineutrino - 18 (când se așteaptă fundalul 5.3).

O analiză comună a datelor regimurilor neutrino și antineutrino indică [5] o ierarhie de masă directă ( ) la nivelul de încredere , cele mai probabile valori ale fazei , unghiului de amestecare și diferenței de masă . $m_{3}>m_{2)$ $1,8\sigma$ $\delta =0,17\pi$ $\sin ^{2}\theta _{23}=0,58$ $\Delta m_{23}^{2}=2,51\cdot 10^{-3}{\text{eV))^{2)$

Note

↑ Ilya Yekhlakov Experiment NOνA Arhivat 6 februarie 2018 la Wayback Machine
↑ Ilya Khel 10 octombrie 2014 Experimentul cu neutrini NOvA a început să lucreze Arhivat 1 martie 2018 la Wayback Machine
↑ 1 2 arXiv : 1806,00096
↑ arXiv : 1601.05022
↑ 1 2 3 Proceedings of the XXVIII international Conference Neutrino 2018, Heidelberg, 4-9 iunie 2018 (ing.) . - doi : 10.5281/zenodo.1286758 .
↑ 1 2 NOvA experimentul obține primele rezultate neașteptate cu fascicul antineutrino . Consultat la 12 decembrie 2018. Arhivat din original la 15 decembrie 2018. (nedefinit)

Link -uri

FermiLab NOvA Arhivat pe 6 ianuarie 2018 la Wayback Machine
JINR NOvA Arhivat 2 august 2018 la Wayback Machine

Experimente și detectoare în fizica neutrinilor
Descoperiri	Experimentul Reines și Cowan ( ν e ) Lederman-Schwarz-Steinberger ( ν μ ) GOȘĂ ( ν τ )
Operare	ANITA ANTARES Baikal BNO CEL MAI BUN Borexino Daya Bay Double Chooz EXO GNO ICARUS cub de gheata KamLAND KARMEN LNGS LVD MACRO MAJORANA MARIACHI MINERNA MINOS MiniBooNE NA61/LULUCIRE NARC NEMO NESTOR SENA NOvA NuMI OPERĂ RENO OREZ Super-Kamiokande SĂMĂTILE T2K VRĂJITOARE
În construcție	ARA ARIANNA KATRIN KM3NeT NEMO SNO+ Hyper Kamiokande
Închis	AMANDA CDHS CHOOZ GOGOAȘĂ GALLEX Gargamelle miza de acasă IMB K2K Kamiokande KGF LSND SALVIE SciBooNE SNO Soudan 2
Sugerat	DUSEL EU NU LAGUNA LENA Fabrica de neutrini O.N.U. CUORE DUNĂ
Anulat	Proiectul DUMAND EUSO