эксперимент К2К
Эксперимент K2K ( KEK — Камиока ) представлял собой нейтринный эксперимент , который проводился с июня 1999 года по ноябрь 2004 года. В нем использовались мюонные нейтрино из хорошо контролируемого и хорошо изученного луча для проверки колебаний, ранее наблюдавшихся Супер-Камиоканде с использованием атмосферных нейтрино . Это было первое положительное измерение нейтринных осцилляций , в котором и источник, и детектор находились под полным контролем экспериментаторов. [1] [2] Предыдущие эксперименты основывались на нейтрино Солнца или космических источников . В ходе эксперимента были обнаружены параметры колебаний, которые соответствовали параметрам, измеренным Супер-Камиоканде.
Экспериментальный дизайн [ править ]
К2К — нейтринный эксперимент , в ходе которого был направлен пучок мюонных нейтрино (
н
μ ) от на 12 ГэВ протонного синхротрона в KEK , расположенном в Цукубе , Ибараки , до обсерватории Камиока , расположенной в Камиоке , Гифу , примерно в 250 км. [3] Мюонные нейтрино путешествовали по , что позволяло им колебаться (преобразовываться) в другие разновидности нейтрино Земле , а именно в электронные нейтрино (
н
д ) и тау-нейтрино (
н
τ ). K2K, однако, сосредоточился только на
н
м →
н
τ- колебания. [4]
Пучок протонов из синхротрона был направлен на алюминиевую мишень, и в результате столкновений образовалось обильное количество пионов . Эти пионы затем фокусировались в 200-метровой трубе распада, где они распадались на мюоны и мюонные нейтрино . [3] Мюоны останавливались на конце трубы, оставляя пучок мюонных нейтрино. Точный состав пучка содержал более 97% мюонных нейтрино, а остальные 3% состояли из электронных нейтрино (
н
д ), электронные антинейтрино (
н
д ) и мюонные антинейтрино (
н
м ). [4]
После выхода из трубы нейтрино прошли через водный черенковский детектор нейтрино («ближний детектор») мощностью 1 килотонну, расположенный примерно в 300 м от алюминиевой мишени, для определения характеристик пучка нейтрино . Этот «ближний детектор» мощностью 1 килотонны представлял собой уменьшенную версию Супер-Камиоканде «дальнего детектора» мощностью 50 килотонн, расположенного в обсерватории Камиока , что позволило ученым устранить определенные систематические неопределенности, которые присутствовали бы, если бы использовались детекторы двух разных типов. использовал. [5] Эта конфигурация с двумя детекторами позволила сравнить пучок нейтрино на ближнем детекторе с пучком нейтрино на дальнем детекторе, чтобы определить, осциллировали нейтрино или нет. [6]
Сотрудничество [ править ]
В коллаборацию K2K вошли около 130 физиков из 27 университетов и исследовательских институтов со всего мира, перечисленных ниже. [7] Полный список ученых и стран их происхождения доступен на сайте K2K .
- Бостонский университет
- Чоннамский национальный университет
- СЕА Сакле (DSM-DAPNIA)
- Университет Доншин
- Организация по исследованию ускорителей высоких энергий
- Хиросимский университет
- Институт исследования космических лучей
- Институт ядерных исследований
- Университет Кобе
- Корейский университет
- Киотский университет
- Массачусетский технологический институт
- Университет Ниигаты
- Университет Окаямы
- Римский университет Сапиенца
- Сеульский национальный университет
- Государственный университет Нью-Йорка в Стоуни-Брук
- Токийский научный университет
- Университет Тохоку
- Автономный университет Барселоны / IFAE
- Калифорнийский университет, Ирвин
- Женевский университет
- Гавайский университет
- Токийский университет
- Университет Валенсии
- Варшавский университет
- Вашингтонский университет
Результаты [ править ]
Окончательные результаты K2K показали, что с достоверностью 99,9985% (4,3 σ ) произошло исчезновение мюонных нейтрино. Подгоняя данные под гипотезу осцилляций, наилучшее соответствие квадрату разницы масс между мюонными нейтрино и тау-нейтрино было Δ m 2 = 2.8 × 10 −3 эВ 2 . [4] Этот результат хорошо согласуется с предыдущим результатом Супер-Камиоканде . [8] и более поздний результат MINOS . [9]
См. также [ править ]
- Эксперимент Т2К – преемник эксперимента К2К
Ссылки [ править ]
- ^ «Синтетические нейтрино, по-видимому, исчезают» . ЦЕРН Курьер . 40 (7). 18 августа 2000 г.
- ^ Н. Носенго (2006). «Нейтрино произвели фурор в Италии» . Природа . 443 (7108): 126. Бибкод : 2006Natur.443..126N . дои : 10.1038/443126a . ПМИД 16971911 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Эксперимент нейтринных осцилляций с длинной базой, от KEK до Камиока (K2K)» . Организация по исследованию ускорителей высоких энергий . 13 июня 2002 года . Проверено 3 сентября 2010 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с М. Х. Ан; и др. ( Сотрудничество К2К ) (2006). «Измерение нейтринных колебаний с помощью эксперимента К2К». Физический обзор D . 74 (7): 072003. arXiv : hep-ex/0606032 . Бибкод : 2006PhRvD..74g2003A . doi : 10.1103/PhysRevD.74.072003 . S2CID 22053653 .
- ^ «К2К: Детектор ближнего света» . [Стоуни Брук Супер-Камиоканде/группа K2K]. 19 июня 1999 года . Проверено 3 сентября 2010 г.
- ^ «К2К: Введение» . [Стоуни Брук Супер-Камиоканде/группа K2K]. 20 июня 1999 года . Проверено 3 сентября 2010 г.
- ^ «Институты-члены K2K» . Организация по исследованию ускорителей высоких энергий . 20 января 2004 года . Проверено 3 сентября 2010 г.
- ^ Ю. Фукуда; и др. ( Сотрудничество Super-K ) (1998). «Измерения потока солнечных нейтрино за первые 300 дней Супер-Камиоканде». Письма о физических отзывах . 81 (6): 1158–1162. arXiv : hep-ex/9805021 . Бибкод : 1998PhRvL..81.1158F . doi : 10.1103/PhysRevLett.81.1158 . S2CID 14217731 . и опечатка «Ошибка: измерения потока солнечных нейтрино за первые 300 дней Супер-Камиоканде» . Письма о физических отзывах . 81 (19): 4279. 1998. Бибкод : 1998PhRvL..81.4279F . doi : 10.1103/PhysRevLett.81.4279 .
- ^ генеральный директор Майкл; и др. ( Сотрудничество MINOS ) (2006). «Наблюдение исчезновения мюонных нейтрино с помощью детекторов MINOS в пучке нейтрино NuMI». Письма о физических отзывах . 97 (19): 191801. arXiv : hep-ex/0607088 . Бибкод : 2006PhRvL..97s1801M . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.191801 . ПМИД 17155614 . S2CID 119458915 .