Praca opublikowana w czasopiśmie naukowym Physical Review Letters
Międzynarodowa współpraca ?? eksperymentu OPERA (Oscylacja Projektu z aparaturą Emulsion-Tracking) przedstawił dziś podczas seminarium w Narodowym Laboratorium Gran Sasso LNGS o ?? Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej INFN, aw artykuł opublikowane w czasopiśmie naukowym Physical Review Letters, końcowe wyniki obserwacji obserwacji neutrin przez 5 w projekcie CNGS, CERN Neutrinos do Gran Sasso, wiązka neutrin mionowych. CNGS został stworzony w celu weryfikacji zjawiska transformacji neutrin mionowych, mierząc za pomocą detektora OPERA pojawienie się neutrin tau, po ich podróży z CERN w podziemnych laboratoriach Gran Sasso, W jego końcowych wynikach OPERA zgłasza całkowitą liczbę zdarzeń 10 wskazujących na transformację neutrin z mionis w tau. Wynik ten pokazuje bezpośrednio i jednoznacznie, że neutriny mionowe oscylują w neutrinach tau. W rzeczywistości istnieją trzy rodzaje neutrin, muonic, electronic i tau: ich transformacja jest procesem znanym jako "swing", którego odkrycie zostało nagrodzone Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 2015.
Neutrina mionowe wyprodukowane w CERN między 2008 i 2012 z belką CNGS osiągnął INFN Gran Sasso po 730 km tras przez skorupy ziemskiej, w 2,4 milisekund. Po ich przybyciu zostały ujawnione przez eksperyment OPERA, aparat o masie całkowitej około 4.000 ton, złożony ze 150.000 XNUMX cegieł wykonanych z płyt ołowiowych, z którymi oddziałują neutrina, oraz emulsje jądrowe użyte do sfotografowania tych interakcji.
Współpraca OPERA zaobserwował pierwsze wydarzenie oscylacji neutrin w mion tau w 2010, a następnie przez cztery wydarzenia ujawniły między 2012 i 2015 kiedy ogłoszono odkrycie neutrina tau ?? wyglądem które osiągnęły po raz pierwszy wymagane znaczenie statystyczne.
Teraz, dzięki nowej strategii analizy zastosowanej do całej próby danych zebranych w latach 2008-2012 ?? tj. okres, w którym wiązka z CERN do Laboratoriów Gran Sasso była aktywna? Zidentyfikowano łącznie 10 potencjalnych zdarzeń, co dodatkowo poprawiło poziom istotności statystycznej wyniku. „Przeanalizowaliśmy wszystkie dane za pomocą zupełnie nowej strategii, biorąc pod uwagę unikalne cechy wydarzeń” - wyjaśnia Giovanni De Lellis, kierownik międzynarodowej współpracy OPERA, wykładowca na Uniwersytecie Federico II w Neapolu. „A my też relacjonujemy - kontynuuje De Lellis - pierwsza bezpośrednia obserwacja liczby leptonowej neutrino tau, czyli parametru odróżniającego neutrina od ich antymaterii, czyli antyneutrin ??. ??Cieszy nas dzisiaj, że uzyskane wyniki znacznie przekraczają poziom istotności statystycznej, jaki przewidzieliśmy, gdy zaproponowaliśmy eksperyment??.
Zjawisko oscylacji neutrin
Trzy typy neutrin, elektroniczne, mionowe i tau, które istnieją w przyrodzie, różnią się, ponieważ gdy wchodzą w interakcję z materią, produkują naładowany elektrycznie lepton, którego noszą nazwę, mianowicie elektron, mion lub tau cząstek. Eksperyment OPERA jest to jedyny aparat zdolny do odsłonięcia wszystkich trzech naładowanych leptonów, a zatem wszystkich trzech rodzajów neutrin.
Niektóre eksperymenty w pracy na przełomie tysiącleci wykazały, że neutrina mionowe po podróży na długich dystansach, miony wyprodukowane mniej niż oczekiwano w ich interakcji z detektorami: Sugeruje to, że neutrina mionowe oscylują na inne rodzaje neutrin. A ponieważ wykryte elektrony były zgodne z przewidywaniami, fizycy zakładali, że neutrina mionowe oscylowały w neutrinach tau. Fakt ten został ostatecznie potwierdzony przez OPERA poprzez bezpośrednią obserwację pojawiania się neutrin tau w odległości 730 km od źródła neutrin mionowych. Zrozumienie zjawiska oscylacji neutrin pomaga również rzucić światło na pewne właściwości, takie jak masa tych wciąż tajemniczych cząstek.
Otwórz dane
Współpraca OPERA upubliczniła swoje dane za pośrednictwem Portal danych otwartych CERN, W ten sposób nawet badacze, którzy nie są częścią partnerstwa OPERA, będą mogli wykorzystać je do przeprowadzenia nowych badań. Co więcej udostępniane dane wzbogacane są o narzędzia informacyjne i wizualizacyjne, które pomagają w ich interpretacji i wykorzystaniu do celów edukacyjnych. Te OPERA są pierwszymi danymi, które nie zostały wytworzone w LHC i jedynymi interakcjami neutrinowymi udostępnionymi w portalu CNS Open Data, programie uruchomionym w 2014.
Od neutrin do społeczeństwa
Badania nad neutrinami tau będą kontynuowane, ponieważ De Lellis i współpracownicy zaproponowali eksperyment w CERN statekjest w stanie obserwować tysiące neutrin tau, a tym samym badać właściwości neutrina tau i jego antycząstki, antyneutrino tau, nigdy wcześniej nie obserwowane. Oprócz badań nad neutrinami, spuścizna OPERA polega również na rozwoju nowych technologii. Naukowcy z Neapolu opracowali w pełni zautomatyzowane technologie o dużej szybkości i dokładności submikrometrycznej, które utorowały drogę do wykorzystania na dużą skalę tak zwanych filmów emulsji jądrowej do rejestrowania śladów cząstek. Technologia ta znajduje zastosowanie w wielu innych dziedzinach naukowych, takich jak badania nad ciemną materią. W rzeczywistości eksperyment jest zaplanowany NEWSdm prowadzona przez De Lellisa w celu zbadania tematu ciemny z całkowicie innowacyjnym podejściem zdolnym do zmierzenia po raz pierwszy kierunku galaktycznego pochodzenia tych cząstek, wykorzystując rozdzielczość nanometryczną uzyskaną dzięki tym nowym technologiom.
Badania prowadzone w Neapolu z wykorzystaniem technologii emulsji jądrowych również mają wpływ społeczny, ponieważ dotyczą optymalizacji planów leczenia onkologicznej hadronoterapii, będącej przedmiotem badań w eksperymencie STOPA. Hadronoterapia to innowacyjna technika leczenia stosowana w onkologii, wykorzystująca wiązki cząstek zwanych hadronami, np. Protony. W rzeczywistości projekt FOOT ma na celu scharakteryzowanie zachowania się protonów, gdy przechodzą one przez tkanki ludzkie w celu optymalizacji ich korzystnych efektów w terapii.