Ученые получили первые доказательства осцилляции нейтрино, что стало огромным шагом вперед в физике элементарных частиц. Новые данные подтверждают, что уникальный детектор, созданный для этого проекта, не только работает в соответствии с планом, но и значительно продвинулся в достижении своей цели — совершить прорыв в нашем понимании этих частиц.
Этот конкретный эксперимент называется NOvA. Его главная цель — узнать больше о распространённых, но загадочных частицах, называемых нейтрино. Эти частицы проходят сквозь обычную материю, как будто её там нет.
Первые результаты NOvA подтверждают, что массивный детектор частиц высотой 50 футов, шириной 50 футов и длиной 200 футов расположен в идеальном месте для обнаружения нейтрино, которые испускаются на расстоянии 500 миль. Исследователи проанализировали миллионы столкновений с космическими лучами и сосредоточились на взаимодействиях нейтрино.
«Люди в восторге от нашего первого наблюдения за осцилляциями нейтрино, — сказал Питер Шанахан, один из представителей NOvA в Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми Министерства энергетики США, в пресс-релизе. — Все, кто в течение десяти лет работал над проектированием, строительством, вводом в эксплуатацию и проведением этого эксперимента, очень довольны».
С февраля 2014 года исследователи активно собирали данные, фиксируя взаимодействия нейтрино в 14 000-тонном дальнем детекторе, пока шло строительство. Это позволило учёным собрать данные во время тестирования систем перед началом работы с готовым детектором в ноябре 2014 года, вскоре после того, как эксперимент был завершён в срок и в рамках бюджета.
Пучок нейтрино, генерируемый в Фермилаборатории, проходит через подземный ближний детектор, который измеряет нейтринный состав пучка, прежде чем он покинет территорию Фермилаборатории. Затем частицы проходят более 500 миль прямо сквозь Землю, не требуя туннеля, совершая колебания по пути.
Когда нейтрино сталкивается с атомом в детекторе NOvA, оно оставляет за собой характерный след из частиц и света в зависимости от своего типа. Например, учёные могут измерить, сколько мюонных нейтрино исчезает на своём пути и появляется снова в виде электронных нейтрино.
«Стремительный успех команды NOvA демонстрирует целеустремленность и талант, необходимые для реализации сложных проектов, направленных на поиск ответов на важнейшие вопросы в области физики элементарных частиц, — сказал Найджел Локьер, директор Фермилаб. — Мы рады, что детекторы прекрасно функционируют и предоставляют качественные данные, которые расширят наше понимание субатомного мира».