30 октября 2020, пятница, 22:48
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

17 июня 2015, 11:34

Метаморфозы нейтрино

Детектор, используемый в эксперименте OPERA
Детектор, используемый в эксперименте OPERA
OPERA Collaboration

Ученые, работающие в международном проекте OPERA, считают, что теперь можно уверенно говорить о реальности нейтринных осцилляций – превращений разных типов нейтрино друг в друга.

Физикам известны три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. В тех редких случаях, когда нейтрино взаимодействуют с протонами или нейтронами, разных их типы вызывают появление соответственно электронов, мюонов или тау-лептонов. Предположение, что три типа нейтрино могут превращаться друг в друга, было выдвинуто Бруно Понтекорво еще в 1957 году. В пользу этой гипотезы говорил ряд косвенных данных, однако наблюдать превращение нейтрино экспериментально физики не могли.

Чтобы обнаружить это явление, сейчас в мире проводится ряд длительных экспериментов, в том числе и эксперимент OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus – «проект по изучению нейтринных осцилляций, использующий анализ эмульсионных пленок»).

Детектор OPERA находится в подземной лаборатории Гран-Сассо Национального института ядерной физики Италии. Строительство детектора продолжалось с 2003 по 2008 год, первые результаты работы по выявлению нейтринных осцилляций были получены в 2010 году. Работа экспериментаторов продолжается и сейчас. В проекте OPERA работает больше сотни ученых, есть среди них и представители России из Института ядерной физики РАН, Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.  Скобельцына МГУ, Физического института имени П. Лебедева РАН и Объединенного института ядерных исследований в Дубне.

Пучок мюонных нейтрино для эксперимента ученые получают на протонном суперсинхротроне ЦЕРНа в Женеве. За три миллисекунды частицы проходят под землей путь в 732 километра до лаборатории Гран-Сассо. Там на детекторе определяют, нет ли среди них тау-нейтрино. Для этого детектор выявляет тау-лептоны, которые, по расчету, должны появиться из-за взаимодействия нейтрино с мишенью. Детектор состоит из 150 тысяч так называемых «кирпичей» – стопок из 57 свинцовых пластин, покрытых слоями эмульсии. Каждый «кирпич» весит восемь килограммов, общий вес детектора 1300 тонн. Ядра атомов свинца при взаимодействии с нейтрино испускают лептоны, которые оставляют след на чувствительной эмульсии. Так как в эксперименте используется пучок мюонных нейтрино, то выделяются мюоны. Но в случае, если происходит нейтринная осцилляция, и мюонное нейтрино превращается в тау-нейтрино, то из атомного ядра вылетит не мюон, а тау-лептон. Мюоны и тау-лептоны можно отличить по следу на эмульсионной пленке.

Поскольку общая поверхность детектора составляет 110 тысяч квадратных метров, исследователи создали автоматизированную систему для поиска микроскопических полос на эмульсионной пленке, которые и представляют собой след тау-лептонов. Тау-лептон живет всего одну триллионную долю секунды, а затем распадается на другие частицы. «Хотя он летит со скоростью света, его путь составляет менее миллиметра», – говорит представитель OPERA физик Джованни Де Леллис (Giovanni De Lellis) из Университета Неаполя.

Если вспомнить, что нейтрино вообще очень неохотно взаимодействуют с веществом, становится понятно, что ожидать результатов эксперимента приходится долго. Первый случай обнаружения тау-нейтрино детектором OPERA произошел в 2010 году. Само событие произошло несколько раньше. Скорость обработки данных несколько отстает от их получения. В марте 2010 года ученые успели проанализировать результаты работы детектора лишь за 2008 и часть 2009 года. На тот момент эмульсия зафиксировала примерно шесть тысяч следов мюонов и только один тау-лептон.

В прошлом году в журнале Progress of Theoretical and Experimental Physics сотрудники OPERA опубликовали статью, где описывалось уже четыре случая наблюдения тау-лептонов. Теперь же Джованни Де Леллис сообщил о пятом наблюдении. Физик полагает, что после этого можно считать эксперимент успешным.

За последнее время были получены подтверждения нейтринных осцилляций и от других ученых. Например, в июле 2013 года в Японии в эксперимент T2K обнаружили появление электронного нейтрино в пучке мюонных. Об этом рассказывает статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters. Данный эксперимент устроен похоже на эксперимент OPERA, нейтрино в нем проходят под землей путь в 295 километров от ускорителя в городе Токаи до детектора в городе Камиока.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.