Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
3 декабря 2016, суббота, 12:44
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

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

Система Orphus
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Facebook Google GPS IBM iPhone PRO SCIENCE видео ProScience Театр Wi-Fi альтернативная энергетика «Ангара» античность археология архитектура астероиды астрофизика Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса визуальная антропология вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология глобальное потепление грибы грипп демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии коронавирус космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. открытия палеолит палеонтология память педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы ракета растения РБК РВК регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы Сингапур смертность Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа эволюция эволюция человека экология эпидемии этнические конфликты этология ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. 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, 1998–2014.