Logo
Cover

Нейтрино — нейтральные фундаментальные частицы, которые принимают участие только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Они крайне легкие и редко вступают в контакт с другими частицами материи. Поэтому их крайне сложно обнаружить, даже несмотря на то, что они повсюду — миллиарды нейтрино проносятся сквозь наши тела прямо сейчас. За это их прозвали «призрачными частицами». Эксперимент FASER в области физики элементарных частиц уловил сигналы нейтрино, которые возникли в результате столкновения частиц Большого адронного коллайдера.

Нейтрино возникают в звездах, сверхновых, квазарах и космических лучах, взаимодействующих с атомами атмосферы Земли. Долгое время считалось, что что ускорители частиц вроде Большого адронного коллайдера тоже могут их создавать, но без подходящих инструментов они оставались необнаруженными.

Команда FASER подобрала правильные инструменты. Установив их в 2018 году, ученые зафиксировали шесть взаимодействий с нейтрино, сообщает New Atlas.

«Прежде никогда признаки нейтрино не были замечены в ускорителе частиц, — сказал Джонатан Фэн, один из исследователей. — Это значительный прорыв — шаг к более глубокому пониманию этих исчезающих частиц и их роли во Вселенной».

Расположенный на глубине 480 метров ниже линии, на которой происходит столкновение частиц, инструмент FASER действует отчасти как пленочный фотоаппарат. Детектор состоит из пластин свинца и вольфрама, разделенных слоями эмульсии. Нейтрино, ударяя в ядра атомов этих плотных металлов, создают поток других частиц, которые проходят через эмульсию. Их следы можно «проявить», как фотопленку. Ученые сделали шесть таких «кадров».

Подтвердив эффективность метода эмульсионной детекции при наблюдении взаимодействий нейтрино, возникших в ускорителе частиц, команда FASER приступила к подготовке к новой серии экспериментов с новым оборудованием — большего размера и значительно более чувствительным. Полная версия — FASERnu — весит свыше тонны (пилотная — 29 кг). Она сможет засекать нейтрино намного чаще, а также сможет различать их по типу.

«Учитывая мощность нового детектора и его расположение в ЦЕРН, мы ожидаем, что сможем засечь более 10 000 взаимодействий нейтрино во время следующего запуска БАК, который начнется в 2022 году, — сказал Дэвид Каспер, соавтор статьи. — Мы обнаружим самые высокоэнергетические нейтрино, которые когда-либо создавались человеком».

В статье прошлого года японские физики отметили асимметрию в поведении нейтрино. Эти частицы ведут себя иначе, чем их двойники из антиматерии. Результат исследований еще далек от окончательного, но эта асимметрия может стать ответом на загадку существования Вселенной.