Notice: Функция remove_custom_image_header с версии 3.4.0 считается устаревшей! Используйте remove_theme_support( 'custom-header' ). in /home/globnew1/public_html/wp-includes/functions.php on line 4435
Физики подвели итоги многолетнего поиска редких превращений нейтрино

Физики подвели итоги многолетнего поиска редких превращений нейтрино

Физики подвели итоги многолетнего поиска редких превращений нейтрино

Коллаборация учёных, работающих в рамках эксперимента OPERA, подвела итоги многолетнего эксперимента по поиску редких превращений нейтрино. Научная статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

Поясним, что всего известно три типа этих частиц: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Они отличаются тем, какая частица образуется при взаимодействии нейтрино с материей (соответственно электрон, мюон и тау-лептон).

Учёные давно знают, что нейтрино могут спонтанно менять свой тип. Это явление известно как нейтринные осцилляции. За его экспериментальное подтверждение в 2015 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Однако некоторые детали этого процесса долго оставались за кадром.

Например, физики не знали, способно ли мюонное нейтрино превратиться в тау-нейтрино. Экспериментаторы не обнаруживали таких превращений. Это могло говорить о том, что они очень редки или же что их вообще не существует.

Разобраться в вопросе и был призван эксперимент OPERA. Установка, расположенная в Женеве, производила мюонные нейтрино, а детектор, находящийся в 730 километрах от неё в Гран-Сассо, их регистрировал. Точнее, он фиксировал частицы, которые появлялись из-за взаимодействия нейтрино с веществом (уже упомянутые электроны, мюоны и тау-лептоны). Детекторы OPERA имеют возможность фиксировать все три вида частиц, и в этом их уникальность.

Предварительные эксперименты, проведённые на рубеже тысячелетий, показали, что регистрируемых мюонов слишком мало по сравнению с числом производимых мюонных нейтрино. Физики предположили, что последние по пути к детектору успевают превратиться в нейтрино другого типа. Поскольку число регистрируемых электронов не превышало ожидаемого, учёные сделали вывод, что мюонные нейтрино превращаются в основном не в электронные, а в тау-нейтрино. Однако, чтобы говорить об этом с уверенностью, требовалось прямое наблюдение процесса.

С 2012 по 2015 годы было обнаружено четыре таких превращения. А всего на сегодняшний день обнаружено десять превращений или, как предпочитают выражаться осторожные физики, "событий-кандидатов с чрезвычайно высоким уровнем значимости". Дело в том, что тау-нейтрино – вообще очень редкая частица. Она и открыта-то была лишь в 2000 году.

Физики подвели итоги многолетнего поиска редких превращений нейтрино

Как уточняется в пресс-релизе, теперь можно считать доказанным, что превращения мюонных нейтрино в тау-нейтрино действительно существуют. Такого результата удалось добиться благодаря применению новой стратегии обработки данных к результатам измерений, накопленным за 2008–2012 годы, когда и производились измерения. Последующие годы ушли на обработку результатов.

Но эксперимент OPERA важен не только в связи с открытием этого вида нейтринных осцилляций. Физики до сих пор не знают, равна ли нулю масса нейтрино. Данные, собранные в эксперименте, сузили диапазон возможных значений, которые может иметь эта величина. Это поможет теоретикам отбросить одни модели и даст дополнительный аргумент в пользу других.

Также физики впервые напрямую измерили лептонное число тау-нейтрино. Эта величина влияет на то, в какие реакции частица вступает с другими частицами. Это имеет значение и для изучения самих нейтрино, и для использования их в качестве "зондов" при исследовании других частиц.

Важно также, что не только результаты, но и "сырые" данные эксперимента теперь выложены на всеобщее обозрение. Их можно найти на портале открытых данных CERN. Он был создан в 2014 году и до сих пор публиковал только данные, полученные на Большом адронном коллайдере.

Наконец, технологии, разработанные для эксперимента, уже сослужили человечеству хорошую службу в самых разных областях. Отметим, что так всегда бывает с крупными экспериментальными исследованиями, и это один из ответов на вопрос, зачем практичному человечеству финансировать фундаментальную науку.

Например, созданные для исследователей технологии ядерной фотоэмульсии ныне применяются во многих сферах, начиная от лечения рака и заканчивая недавним сканированием пирамиды Хеопса. С их помощью определяют структуру горных ледников, ищут тёмную материю и занимаются многими другими интересными вещами.

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) не впервые рассказывают об изучении нейтрино. Например, мы писали о любопытном эксперименте, призванном выяснить, являются ли эти частицы собственными античастицами.

Источник

Физики подвели итоги многолетнего поиска редких превращений нейтрино