從CERN到Gran Sasso的INFN實驗室的中微子:OPERA,關於振蕩的最終結果

已發表的作品 在科學雜誌上 “物理評論快報”

今天,在國家核物理研究所格蘭薩索液化天然氣國家實驗室的研討會上介紹了 OPERA 實驗(乳化追踪裝置振盪項目)的國際合作,以及 文章 發表在科學雜誌上 “物理評論快報”是他對 CNGS 項目產生的中微子進行 5 年觀測的最終結果,CERN 中微子到格蘭薩索,一束 μ 中微子。 中國天然氣勘探局 它是為了驗證μ子中微子轉變現象而創建的,用探測器進行測量 OPERA τ 中微子的出現,在它們從 歐洲核子研究中心 到地下實驗室 Gran Sasso。 在其最終結果中 OPERA 總共報告了 10 個表明中微子從 μ 子轉變為 τ 子的事件。 這一結果直接且明確地證明了μ子中微子振盪為τ中微子。 事實上,中微子分為三種類型:μ子中微子、電子中微子和τ子中微子:它們的轉變 這是一個被稱為“振盪”的過程,其發現榮獲 2015 年諾貝爾物理學獎.

2008 年至 2012 年間,歐洲核子研究組織利用 CNGS 光束產生的 μ 中微子在 730 毫秒內穿過地殼 2,4 公里後到達 INFN 格蘭薩索實驗室。 當他們到達時,OPERA 實驗揭示了它們,這是一個總質量約 4.000 噸的裝置,由 150.000 塊鉛板磚組成,中微子與鉛板相互作用,並用核乳劑拍攝相互作用。

OPERA 合作組織於2010 年觀測到了tau 中微子中的第一個μ 中微子振盪事件,隨後在2012 年至2015 年間又發現了四次事件,當時它宣布發現tau 中微子的出現已達到所需的第一個統計顯著性。 

現在,由於對 2008 年至 2012 年期間收集的整個數據樣本(即從 CERN 到格蘭薩索實驗室的光束活躍的時期)應用了新的分析策略,總共有 10 個候選事件,進一步提高了水平該發現的統計顯著性。 “我們採用全新策略分析了所有數據,同時考慮到事件的特殊性,”他解釋道 Giovanni De Lellis負責國際合作OPERA的那不勒斯費德里科二世大學教授。 “我們還報導——他繼續說 德萊利斯 – 首次直接觀察到 tau 中微子的輕子數,即區分中微子與其反物質對應物反中微子的參數”。 “今天令人非常欣慰的是,所獲得的結果大大超出了我們提出實驗時所預見的統計顯著性水平」。

中微子振盪現象

自然界中存在的三種類型的中微子:電子中微子、μ子中微子和τ子中微子是有區別的,因為當它們與物質相互作用時,它們會產生帶電的輕子,並由此得名,即分別為電子、μ子或粒子τ 。 歌劇實驗 它是唯一能夠檢測所有這三種帶電輕子以及所有三種類型中微子的裝置。

世紀之交進行的一些實驗表明,μ子中微子在長途旅行後,在與探測器相互作用時產生的μ子比預期的要少:這表明μ子中微子振盪成其他類型的中微子。 而且,由於檢測到的電子與預測一致,物理學家推測μ子中微子振盪成τ中微子。 OPERA 通過直接觀測距離 μ 中微子源 730 公里處的 τ 中微子的出現,明確證實了這一事實。 了解中微子振盪現像也有助於揭示這些仍然神秘的粒子的一些特性,例如質量。

打開數據

OPERA 合作已通過以下方式公開其數據 CERN 開放數據門戶。 這樣,即使不屬於 OPERA 合作的研究人員也能夠使用它們來進行新的研究。 此外,信息和可視化工具豐富了可用數據,有助於解釋和用於教育目的。 這些來自 OPERA 的數據是第一批非大型強子對撞機產生的數據,也是歐洲核子研究中心開放數據門戶(該計劃於 2014 年啟動)上提供的唯一中微子相互作用數據。

從中微子到社會

對 tau 中微子的研究將繼續進行,因為 De Lellis 及其同事在 CERN 提出了這項實驗 ,能夠觀測數千個 tau 中微子,從而研究 tau 中微子及其反粒子(反 tau 中微子)的性質,這是以前從未觀察到的。 除了中微子研究之外,OPERA 的遺產還在於新技術的開發。 那不勒斯的研究人員開發出 全自動、高速、亞微米精度的技術為大規模使用所謂的核乳膠薄膜記錄粒子軌跡鋪平了道路。 這項技術在其他科學領域有著廣泛的應用,例如尋找暗物質。 事實上,這個實驗是有計劃的 新聞動態 由 De Lellis 領導對該主題的研究 暗 採用完全創新的方法,利用這些新技術實現的納米分辨率,能夠首次測量這些粒子的銀河起源方向。

在那不勒斯進行的核乳劑技術研究也有 社會影響,因為它們涉及腫瘤強子治療計劃的優化,這是實驗的研究對象 FOOT. 強子療法是一種用於腫瘤學的創新治療技術,它使用稱為強子的粒子束,如質子。 事實上,FOOT 項目 旨在表徵質子穿過人體組織時的行為,以優化其在治療中的有益效果。

 

 

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