科学者たちはついに粒子衝突装置で中性子を検出する: ScienceAlert

最後に、幽霊は実際に機械の中にあります。 初めて、科学者たちは粒子加速器でニュートリノを作りました。

この豊富で謎のような亜原子粒子は、物質の残りの部分から除去されすぎて、幽霊のように通過し、「ゴースト粒子」というニックネームを得る。

研究者らは、この研究が衝突体の中性子を直接観察した最初の事例であり、これらの粒子がどのように形成されるのか、その特性が何なのか、宇宙進化における役割を理解するのに役立つと述べた。

Large Hadron ColliderでFASERnu検出器を使用して得られた結果は、 提示された イタリアで開催された第57回Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theoriesカンファレンスで。

「私たちはまったく新しい源である粒子加速器で中性子を見つけました。ここでは、2つの粒子ビームが非常に高いエネルギーで一緒に衝突します」 粒子物理学者のJonathan Fengは言います。 カリフォルニアアーバイン大学の。

ニュートリノは、宇宙の光子の次に最も豊富な亜原子粒子の一つです。 しかし、電荷がなく、質量がほぼゼロに近く、対向する他の粒子とほとんど相互作用しない。 今何千億ものニュートリノがあなたの体を通して流れています。

ニュートリノは、星の中で起こる核融合や超新星爆発などのエネルギーに満ちた環境で生成されます。 そして、私たちが日常的にそれらを気づかないかもしれませんが、物理学者たちはそれらの質量がどんなに微小であっても、おそらく宇宙の重力に影響を与えると信じています。 暗黒物質に排除）。

物質との相互作用は小さいが、完全には存在しないわけではない。 時々宇宙ニュートリノは他の粒子と衝突し、非常に薄暗い光の爆発を引き起こします。

他の放射線源から隔離された地下センサーは、これらの爆発を検出することができます。 アイスキューブ 南極大陸で スーパーカミオカンデ 日本では、そして MiniBooNE イリノイ州のFermilabには3つの検出器があります。

しかし、粒子加速器で生成されたニュートリノは、関連する高エネルギーが低エネルギーニュートリノほどよく研究されていないため、長い間物理学者が訪れてきました。

CERNのパーティクル物理学者Jamie Boydは、「彼らは私たちが他に学ぶことができない方法で深宇宙について知らせることができます」と言います。 「LHCのこれらの非常に高いエネルギーニュートリノは、粒子の天体物理学における本当に興味深い観察を理解するために重要です。」

FASERnuは エマルジョン検出器 ミリメートル厚のタングステン板とエマルジョンフィルム層が交互に構成されている。 タングステンは、ニュートリノ相互作用の可能性を高める高密度のために選択された。 検出器は730枚のエマルジョンフィルムと約1トンの総タングステン質量で構成されています。

LHCでの粒子実験中、中性子はタングステンプレートの核と衝突してエマルジョン層に痕跡を残す粒子を生成する可能性があります。 クラウドチャンバー。

このプレートは写真フィルムのように開発されるべきであり、物理学者が粒子の痕跡を分析して何が生成されたのかを知ることができます。

2021年に6つのニュートリノ候補が確認され発表されました。 今、研究者は昨年始まったアップグレードされたLHCの3番目の実行データを使用して発見を確認しました。 16シグマ。

つまり、信号が任意の機会によって生成された可能性がほとんどないことを意味します。 5シグマの有意水準は、粒子物理学の発見で資格を得るのに十分です。

FASERチームは、まだ検出器が収集したデータを分析する作業に夢中であり、より多くのニュートリノ検出が続くようです。 LHCのラン3は続くと予想される。 2026年までデータの収集と分析が進行中です。

2021年、UC Irvineの物理学者David Casperは、この実施は約10,000のニュートリノ相互作用を生成すると予想しました。

「ニュートリノはLarge Hadron Colliderのはるかに大きい実験で直接検出できない唯一の知られている粒子です」。 彼は言う「したがって、FASERの成功した観察は、アクセラレータの全体的な物理的可能性がついに活用されていることを意味します」

チームの結果は 第57回Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theoriesカンファレンスで発表。