Большой адронный коллайдер ЦЕРН достиг важного рубежа в обнаружении нейтрино

Ученые Большого адронного коллайдера (БАК) совершили значительный прорыв в физике частиц, впервые обнаружив неуловимые нейтрино в условиях коллайдера.

Нейтрино — субатомные частицы, не взаимодействующие с веществом, — как известно, трудно наблюдать. Тем не менее, их вездесущность делает их крайне важными для нашего понимания Вселенной. Обнаружение этих частиц давно было целью исследователей, и благодаря усилиям двух крупных коллабораций на БАК в ЦЕРНе она наконец достигнута: FASER (Forward Search Experiment) и SND (Scattering and Neutrino Detector)@LHC.

Десятилетия ожиданий; веха в обнаружении нейтрино

До сих пор нейтрино наблюдались в основном из естественных источников, таких как Солнце, космические лучи и некоторые космические явления. Но никогда не наблюдались в коллайдерах, где частицы сталкиваются друг с другом на околосветовых скоростях. Это недавнее наблюдение, подробно описанное в Physical Review Letters, открывает новую эру для экспериментальной физики частиц.

«Мы давно знаем, что нейтрино в изобилии присутствуют в протонных коллайдерах», — отметил Кристовао Вилела из коллаборации SND@LHC. «Но проблема всегда заключалась в их обнаружении».

Новаторские технологии

И в FASER, и в SND@LHC разработаны инновационные методы обнаружения этих частиц. Детектор FASER, расположенный в стратегически выгодном месте, находится более чем в 400 метрах от знаменитого эксперимента ATLAS, в отдельном туннеле. «В течение более полувека коллайдеры регистрировали все частицы, кроме нейтрино», — сказал Джонатан Ли Фенг, соавтор проекта FASER. «Наша цель состояла в том, чтобы изменить эту картину».

В SND@LHC, напротив, использовался другой подход. Имея двухметровый детектор, он столкнулся с проблемой фильтрации фонового шума от миллионов высокоэнергетических мюонов. Тем не менее, к ноябрю 2022 года они зарегистрировали более 95% поступающих к ним данных о столкновениях, наблюдая нейтринные события на коллайдере, Грузоперевозки Алматы.

За пределами наблюдений: Что ждет нас впереди

Последствия этого открытия весьма обширны. Эти результаты не только проясняют некоторые неясности в Стандартной модели физики частиц, но и создают платформу для более глубокого понимания основных структурных элементов материи.

Вилела из коллаборации SND@LHC выразил оптимизм по поводу полученных результатов, отметив: «Наши измерения будут способствовать лучшему пониманию структуры сталкивающихся протонов».

Новый рубеж в физике элементарных частиц

Продолжающаяся работа FASER и SND@LHC обещает еще больше открытий. Фенг добавил: «Используя всю мощь FASER, мы составим подробную карту этих высокоэнергетических нейтринных взаимодействий. Кроме того, наша будущая установка Forward Physics Facility позволит нам обнаружить еще миллионы нейтрино».

Эта новаторская работа выводит БАК ЦЕРН на передний край исследований в области физики частиц. Подтвердив наличие нейтрино, будущие эксперименты обещают сделать еще больше открытий, меняющих парадигму.