Нейтринный завод

Фабрика нейтрино — это тип предложенного комплекса ускорителей частиц , предназначенный для детального измерения свойств нейтрино , которые представляют собой чрезвычайно слабо взаимодействующие фундаментальные частицы , которые могут путешествовать по прямым линиям сквозь обычную материю на тысячи километров. Источником нейтрино мог бы стать распад ускоренных мюонов на прямых участках накопителя. Технические проблемы, связанные с этими проектами, во многом аналогичны проблемам мюонного коллайдера .

Функция

Фабрика нейтрино создаст довольно сфокусированный луч нейтрино в одном месте на Земле и направит его вниз, вероятно, двумя лучами, испускаемыми в разных направлениях из подземного кольца хранения мюонов в форме беговой дорожки , пока лучи не выйдут на поверхность в других точках. Одним из примеров может быть комплекс в Великобритании, отправляющий лучи в Японию (см. Супер-Камиоканде ) и Италию ( СПГ ). Свойства нейтрино будут изучены на удаленных объектах, чтобы определить, как нейтрино развиваются с течением времени. Это предоставит информацию об их массах и свойствах слабого взаимодействия . ^[1]

В настоящее время проект находится на стадии концептуального проектирования. В 2007 году было завершено международное «обзорное исследование», и международные усилия приступили к написанию отчета о проектировании. ^[2] которые вдохновили различные более поздние экспериментальные концепции. ^[3]^[4]

Для экспериментов такого типа внедряется множество новых технологий, в том числе использование струй жидкого металла в качестве мишени для производства пионов, которые проходят испытания в «Эксперимент МЕРИТ» . ЦЕРН . , использование ускорителей с переменным градиентом фиксированного поля (FFAG) , тестируемых в эксперименте EMMA, и резонаторов для снижения энергии жидкого водорода для уменьшения расходимости мюонного пучка на промежуточных стадиях.

Научные цели

Вплоть до 1990-х годов считалось, что нейтрино не имеют массы, но экспериментальные результаты поиска солнечных нейтрино (тех, которые производятся в ядре Солнца ) и других, несовместимы с этим предположением и, таким образом, указывают на то, что нейтрино действительно имеет очень маленькую массу. (см. Проблема солнечных нейтрино ).

Создавая интенсивный пучок мюонных и электронных нейтрино , эти ускорители позволят добиться значительных успехов в изучении нейтрино и их взаимодействий. В частности, можно назвать следующие научные задачи: ^[5]

Высокоточные исследования параметров нейтринных осцилляций (в частности, электронных нейтрино).

Поиск нейтринных взаимодействий, выходящих за пределы предсказанных Стандартной моделью физики элементарных частиц .

Поиск стерильных нейтрино и легкой темной материи .

Связанные проектные усилия

Международное исследование дизайна

Международное исследование дизайна стремится представить отчет о проектировании Фабрики нейтрино с подробным описанием физических характеристик, графика и затрат к 2012 году. Исследование будет включать вклады всех регионов в объединенный отчет об эталонном проекте. ^[6]

Британская нейтринная фабрика

В Соединенном Королевстве существует группа «Фабрика нейтрино». ^[7]^[8]

Программа США по мюонному ускорителю

В 2010 году программа мюонного ускорителя (MAP) ^[9] объединила поддержку исследований Министерства энергетики США для мюонных коллайдеров и нейтринных фабрик. (Оба проекта предполагают производство мюонов и удержание их в накопительном кольце, поэтому во многом они пересекались.) Проект «Мюонный коллайдер» еще более амбициозен, чем «Фабрика нейтрино». В Мюонном коллайдере мюоны будут помещены в кольцо очень высокоэнергетического коллайдера с целью достижения более высоких концентраций энергии, чем даже в Большом адронном коллайдере (БАК) (первые столкновения произошли в 2010 году) или, возможно, даже в Коллаборации линейных коллайдеров ( LCC) эксперименты (по состоянию на 2019 год проект не завершен).

Европейская группа нейтрино

ЦЕРН провел исследование конструкции несколько лет назад, прежде чем усилия перешли к БАКу . Деятельность в Европе продолжается встречами и участием в международных экспериментах и сотрудничестве.

Японский дизайн

Он основан на необычном типе ускорителя под названием «Фиксированный градиент переменного поля» (FFAG), который сочетает в себе элементы циклотронов 1950-х годов с современными автоматизированными процессами проектирования магнитов и новыми радиочастотными ускоряющими зазорами из магнитных сплавов. Основное их преимущество заключается в том, что магнитные поля фиксированы и их не нужно каким-либо образом синхронизировать с лучом, однако луч естественным образом перемещается в области более высокого поля по мере увеличения его энергии, что позволяет очень быстро ускоряться без обнаруженных трудностей. в очень быстродействующих синхротронах . ^[10]^[11]

См. также

Ссылки

^ «ФронтПейдж/ОбщаяИнформация» . IDS Wiki.
^ Чуби, С.; Ганди, Р.; Госвами, С.; Берг, Дж.С.; Ферноу, Р.; Галлардо, Джей Си; Гупта, Р.; Кирк, Х.; Симос, Н. (1 октября 2011 г.). Промежуточный отчет о проекте международного исследования проекта нейтринной фабрики (Отчет). Национальная ускорительная лаборатория Ферми. (ФНАЛ), Батавия, Иллинойс (США).
^ Бауссан, Э.; Бленноу, М.; Богомилов М.; Букерель, Э.; Каретта, О.; Седеркелл, Дж.; Кристиансен, П.; Колома, П.; Купиал, П.; Данаред, Х.; Давенн, Т.; Деншем, К.; Дракос, М.; Экелёф, Т.; Эшраки, М. (2014). «Очень интенсивный нейтринный суперпучковый эксперимент по обнаружению лептонного CP-нарушения на основе европейского линейного ускорителя расщепления» . Ядерная физика Б . 885 : 127–149. arXiv : 1309.7022 . doi : 10.1016/j.nuclphysb.2014.05.016 . ISSN 0550-3213 .
^ Делахай, Ж.-П.; Анкенбрандт, CM; Богач, SA; Хубер, П.; Кирк, Х.Г.; Нойффер, Д.; Палмер, Массачусетс; Райн, Р.; Снопок, П.В. (2018). «Концепция фабрики нейтрино с длинной базой NuMAX» . Журнал приборостроения . 13 (06): Т06003. arXiv : 1803.07431 . дои : 10.1088/1748-0221/13/06/T06003 . ISSN 1748-0221 .
^ Богач, Алекс; Брдар, Ведран; Бросс, Алан; де Гувеа, Андре; Делаэ, Жан-Пьер; Хубер, Патрик; Хостерт, Матеус; Келли, Кевин Дж.; Лонг, Кен (15 марта 2022 г.). Физическое обоснование нейтринной фабрики (отчет). Национальная ускорительная лаборатория Ферми. (ФНАЛ), Батавия, Иллинойс (США); Брукхейвенская национальная лаборатория. (BNL), Аптон, штат Нью-Йорк (США); Национальный ускорительный центр Томаса Джефферсона (TJNAF), Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния (США).
^ «Международное исследование дизайна» .
^ «Домашняя страница Британской фабрики нейтрино» . Архивировано из оригинала 25 марта 2005 г. Проверено 27 мая 2005 г.
^ «Проект распределенных вычислений MUON1 для разработки устройства в Великобритании» .
^ «Программа мюонного ускорителя (MAP)» . fnal.gov . Фермилаб . 20 апреля 2018 года . Проверено 14 мая 2019 г.
^ «Домашняя страница» . Япония: ускоритель переменного градиента фиксированного поля. Архивировано из оригинала 15 апреля 2005 г. Проверено 27 мая 2005 г.
^ «Нейтринные исследования в КЕК» . Цукуба, Ибараки, Япония: Организация по исследованию ускорителей высоких энергий, KEK.

Внешние ссылки

Международный эксперимент по ионизационному охлаждению мюонов
«Общая информация» . Международное исследование дизайна.

[1] «ФронтПейдж/ОбщаяИнформация» . IDS Wiki.

[2] Чуби, С.; Ганди, Р.; Госвами, С.; Берг, Дж.С.; Ферноу, Р.; Галлардо, Джей Си; Гупта, Р.; Кирк, Х.; Симос, Н. (1 октября 2011 г.). Промежуточный отчет о проекте международного исследования проекта нейтринной фабрики (Отчет). Национальная ускорительная лаборатория Ферми. (ФНАЛ), Батавия, Иллинойс (США).

[3] Бауссан, Э.; Бленноу, М.; Богомилов М.; Букерель, Э.; Каретта, О.; Седеркелл, Дж.; Кристиансен, П.; Колома, П.; Купиал, П.; Данаред, Х.; Давенн, Т.; Деншем, К.; Дракос, М.; Экелёф, Т.; Эшраки, М. (2014). «Очень интенсивный нейтринный суперпучковый эксперимент по обнаружению лептонного CP-нарушения на основе европейского линейного ускорителя расщепления» . Ядерная физика Б . 885 : 127–149. arXiv : 1309.7022 . doi : 10.1016/j.nuclphysb.2014.05.016 . ISSN 0550-3213 .

[4] Делахай, Ж.-П.; Анкенбрандт, CM; Богач, SA; Хубер, П.; Кирк, Х.Г.; Нойффер, Д.; Палмер, Массачусетс; Райн, Р.; Снопок, П.В. (2018). «Концепция фабрики нейтрино с длинной базой NuMAX» . Журнал приборостроения . 13 (06): Т06003. arXiv : 1803.07431 . дои : 10.1088/1748-0221/13/06/T06003 . ISSN 1748-0221 .

[5] Богач, Алекс; Брдар, Ведран; Бросс, Алан; де Гувеа, Андре; Делаэ, Жан-Пьер; Хубер, Патрик; Хостерт, Матеус; Келли, Кевин Дж.; Лонг, Кен (15 марта 2022 г.). Физическое обоснование нейтринной фабрики (отчет). Национальная ускорительная лаборатория Ферми. (ФНАЛ), Батавия, Иллинойс (США); Брукхейвенская национальная лаборатория. (BNL), Аптон, штат Нью-Йорк (США); Национальный ускорительный центр Томаса Джефферсона (TJNAF), Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния (США).

[6] «Международное исследование дизайна» .

[7] «Домашняя страница Британской фабрики нейтрино» . Архивировано из оригинала 25 марта 2005 г. Проверено 27 мая 2005 г.

[8] «Проект распределенных вычислений MUON1 для разработки устройства в Великобритании» .

[9] «Программа мюонного ускорителя (MAP)» . fnal.gov . Фермилаб . 20 апреля 2018 года . Проверено 14 мая 2019 г.

[10] «Домашняя страница» . Япония: ускоритель переменного градиента фиксированного поля. Архивировано из оригинала 15 апреля 2005 г. Проверено 27 мая 2005 г.

[11] «Нейтринные исследования в КЕК» . Цукуба, Ибараки, Япония: Организация по исследованию ускорителей высоких энергий, KEK.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]