Một bước đột phá lớn trong vật lý hạt đã đạt được tại Máy va chạm Hadron Lớn (LHC).
bộ lọc lần đầu tiên neutrino Chúng được phát hiện, không chỉ ở LHC, mà còn ở Cái mà Máy va chạm hạt.
Sáu tương tác của neutrino, được phát hiện bằng cách sử dụng FASERnu Sub-Nutrino Detector, không chỉ chứng minh tính khả thi của công nghệ, mà còn mở ra một con đường mới để nghiên cứu những hạt bí ẩn này, đặc biệt là ở năng lượng cao.
Ông nói: “Trước dự án này, không có dấu hiệu của neutrino trong máy va chạm hạt. Nhà vật lý Jonathan Feng cho biết: của Đại học California, Irvine, đồng chủ tịch của FASER Collaboration.
“Bước đột phá quan trọng này là một bước để phát triển sự hiểu biết sâu sắc hơn về những hạt khó nắm bắt này và vai trò của chúng trong vũ trụ.”
Trên thực tế, neutrino được tìm thấy ở khắp mọi nơi. Nó là một trong những hạt hạ nguyên tử phong phú nhất trong vũ trụ. Nhưng nó không mang bất kỳ điện tích nào và có khối lượng gần như bằng không, vì vậy, mặc dù nó chảy trong vũ trụ với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, nó hầu như không tương tác với nó. Hàng tỷ thứ đang chảy qua bạn ngay bây giờ. Đối với neutrino, phần còn lại của vũ trụ về cơ bản là phi vật chất; Vì lý do này, chúng còn được gọi là các hạt ma.
Mặc dù họ hiếm khi tương tác, nhưng điều này không bao giờ giống nhau. Các thiết bị phát hiện như khối băng ở Nam Cực, Super Kamiokande ở Nhật Bản và bóng bàn nhỏ Ví dụ, tại Fermilab ở Illinois, ông đã sử dụng các mảng cảm biến quang nhạy được thiết kế để ghi lại những tia sáng xuất hiện khi neutrino tương tác với các hạt khác trong một môi trường hoàn toàn tối.
Nhưng từ lâu, các nhà khoa học cũng muốn nghiên cứu các hạt neutrino sinh ra trong các vụ va chạm giữa các hạt. Đó là bởi vì neutrino Va chạm, phát sinh chủ yếu từ sự phân rã của các hạt hadron, được tạo ra ở năng lượng rất cao, điều này vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Phát hiện neutrino va chạm cung cấp khả năng tiếp cận với các loại và năng lượng neutrino hiếm thấy ở những nơi khác.
FASERnu được gọi là tệp Thuốc thử chất nhũ hóa. Các tấm chì và vonfram xen kẽ với các lớp nhũ tương: Trong các thí nghiệm hạt trong LHC, neutrino có thể va chạm với hạt nhân trong các tấm chì và vonfram, dẫn đến các hạt để lại dấu vết trong các lớp của nhũ tương, giống như cách bức xạ ion hóa tạo ra các đường dẫn trong Một phòng đám mây.
Tranh cần được phát triển giống như phim ảnh. Sau đó, các nhà vật lý có thể phân tích quỹ đạo của các hạt để xem cái gì đã tạo ra chúng; Cho dù đó là neutrino, thì “hương vị” hay loại neutrino là gì. Có ba hương vị của neutrino – electron, muon, và tau – cũng như các bản sao phản neutrino của chúng.
Trong cuộc chạy thử nghiệm FASERnu được thực hiện vào năm 2018, sáu tương tác neutrino ứng cử viên đã được ghi lại trong các lớp nhũ tương. Điều này nghe có vẻ không nhiều, nếu xét đến số lượng các hạt được tạo ra trong quá trình hoạt động tại Máy va chạm Hadron Lớn, nhưng nó đã cung cấp cho sự hợp tác hai phần thông tin quan trọng.
“Đầu tiên, hãy xác minh rằng vị trí phía trước của điểm tương tác ATLAS trong LHC là vị trí chính xác để phát hiện neutrino va chạm” Feng nói. “Thứ hai, những nỗ lực của chúng tôi đã chứng minh hiệu quả của việc sử dụng máy dò nhũ tương để theo dõi các loại tương tác neutrino này.”
Máy dò thí nghiệm là một thiết bị tương đối nhỏ, khoảng 29 kg (64 lb). Nhóm nghiên cứu hiện đang làm việc trên phiên bản đầy đủ, khoảng 1.100 kg (hơn 2.400 pound). Dụng cụ này sẽ nhạy hơn đáng kể và sẽ cho phép các nhà nghiên cứu phân biệt mùi vị của neutrino với các đối tác phản neutrino của chúng.
Họ dự đoán rằng chu kỳ quan sát LHC thứ ba sẽ tạo ra 200 tỷ neutrino electron, 6 nghìn tỷ neutrino muon, 9 tỷ neutrino tau, và phản neutrino của chúng. Vì cho đến nay chúng ta mới chỉ phát hiện được tổng cộng khoảng 10 hạt neutrino tau, đây sẽ là một vấn đề khá lớn.
Hợp tác xã cũng hướng đến những con mồi khó nắm bắt hơn. Họ có hy vọng cao về việc tiết lộ các photon tối, hiện chỉ là giả thuyết, nhưng có thể giúp tiết lộ bản chất của vật chất tốiKhối lượng bí ẩn, không thể phát hiện được, tạo nên hầu hết các vật chất trong vũ trụ.
Nhưng chỉ riêng những khám phá về neutrino đã là một bước tiến rất thú vị cho sự hiểu biết của chúng ta về các thành phần cơ bản của vũ trụ.
“Với sức mạnh của máy dò mới của chúng tôi và vị trí chính của nó tại CERN, chúng tôi hy vọng có thể ghi lại hơn 10.000 tương tác neutrino trong vòng tiếp theo của LHC, bắt đầu vào năm 2022,” Nhà vật lý và thiên văn học David Kasper cho biết: của Đại học California, Irvine, đồng chủ trì Dự án FASER.
“Chúng ta sẽ khám phá ra các hạt neutrino có năng lượng cao nhất được tạo ra từ một nguồn nhân tạo.”
Nghiên cứu của nhóm đã được xuất bản trong đánh giá thể chất d.