эксперимент К2К

Эксперимент K2K ( KEK — Камиока ) представлял собой нейтринный эксперимент , который проводился с июня 1999 по ноябрь 2004 года. В нем использовались мюонные нейтрино из хорошо контролируемого и хорошо изученного пучка 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

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
_т 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

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 .

Результаты

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

Эксперимент Т2К – преемник эксперимента К2К

Ссылки

^ «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 .
^ Jump up to: ^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.
^ Jump up to: ^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 .

Внешние ссылки

[1] «Синтетические нейтрино, по-видимому, исчезают» . ЦЕРН Курьер . 40 (7). 18 августа 2000 г.

[2] Н. Носенго (2006). «Нейтрино произвели фурор в Италии» . Природа . 443 (7108): 126. Бибкод : 2006Natur.443..126N . дои : 10.1038/443126a . ПМИД 16971911 .

[K2K_intro-3] Jump up to: ^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.

[K2K_results-4] Jump up to: ^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 .

[NEAR-5] «К2К: Детектор ближнего света» . [Стоуни Брук Супер-Камиоканде/группа K2K]. 19 июня 1999 года . Проверено 3 сентября 2010 г.

[K2K_intro-2-6] «К2К: Введение» . [Стоуни Брук Супер-Камиоканде/группа K2K]. 20 июня 1999 года . Проверено 3 сентября 2010 г.

[7] «Институты-члены K2K» . Организация по исследованию ускорителей высоких энергий . 20 января 2004 года . Проверено 3 сентября 2010 г.

[8] 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 .

[9] 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 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

v т и премии «Прорыв» Лауреаты
Математика	Саймон Дональдсон , Максим Концевич , Джейкоб Лурье , Теренс Тао и Ричард Тейлор (2015) Ян Агол (2016) Жан Бурген (2017) Кристофер Хэкон , Джеймс МакКернан (2018) Винсент Лафорг (2019) Алекс Эскин (2020) Мартин Хайрер (2021) Такуро Мотидзуки (2022) Дэниел А. Спилман (2023) Саймон Брендл (2024)
Фундаментальный физика	Нима Аркани-Хамед , Алан Гут , Алексей Китаев , Максим Концевич , Андрей Линде , Хуан Малдасена , Натан Зайберг , Ашок Сен , Эдвард Виттен (2012) Специальный выпуск : Стивен Хокинг , Питер Дженни , Фабиола Джанотти (ATLAS), Мишель Делла Негра , Теджиндер Вирди , Гвидо Тонелли , Джозеф Инкандела (CMS) и Лин Эванс (LHC) (2013) Alexander Polyakov (2013) Майкл Грин и Джон Генри Шварц (2014) Сол Перлмуттер и участники проекта «Космология сверхновых» ; Брайан Шмидт , Адам Рисс и члены команды High-Z Supernova (2015) Специальный выпуск : Рональд Древер , Кип Торн , Райнер Вайс и участники проекта LIGO (2016) Ифан Ван , Кам-Биу Лук и команда Дая Бэй , Ацуто Судзуки и команда KamLAND , Коитиро Нисикава и команда K2K / T2K , Артур Б. Макдональд и команда нейтринной обсерватории Садбери , Такааки Кадзита и Ёитиро Судзуки и Супер-Камиоканде команда (2016) Joseph Polchinski , Andrew Strominger , Cumrun Vafa (2017) Чарльз Л. Беннетт , Гэри Хиншоу , Норман Ярошик , Лайман Пейдж младший , Дэвид Спергел (2018) Специальный выпуск : Джоселин Белл Бернелл (2018) Чарльз Кейн и Юджин Мел (2019) Специальный выпуск : Серджио Феррара , Дэниел З. Фридман , Питер ван Ньювенхейзен (2019) Сотрудничество с телескопами горизонта событий (2020 г.) Эрик Адельбергер , Йенс Х. Гундлах и Блейн Хекель (2021) Специальный выпуск : Стивен Вайнберг (2021) Хидетоши Катори и Джун Е (2022) Чарльз Х. Беннетт , Жиль Брассар , Дэвид Дойч , Питер В. Шор (2023) Джон Карди и Александр Замолодчиков (2024)
Науки о жизни	Корнелия Баргманн , Дэвид Ботштейн , Льюис К. Кэнтли , Ханс Клеверс , Титиа де Ланге , Наполеон Феррара , Эрик Ландер , Чарльз Сойерс , Роберт Вайнберг , Шинья Яманака и Берт Фогельштейн (2013) Джеймс П. Эллисон , Махлон Делонг , Майкл Н. Холл , Роберт С. Лангер , Ричард П. Лифтон и Александр Варшавский (2014) Алим Луи Бенабид , Чарльз Дэвид Эллис , Виктор Амброс , Гэри Рувкун , Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье (2015) Эдвард Бойден , Карл Дейссерот , Джон Харди , Хелен Хоббс и Сванте Паабо (2016) Стивен Дж. Элледж , Гарри Ф. Ноллер , Роланд Нуссе , Ёсинори Осуми , Худа Зогби (2017) Джоэнн Чори , Питер Уолтер , Казутоши Мори , Ким Нэсмит , Дон В. Кливленд (2018) К. Фрэнк Беннетт и Адриан Р. Крайнер , Анжелика Амон , Сяовэй Чжуан , Чжицзянь Чен (2019) Джеффри М. Фридман , Франц-Ульрих Хартл , Артур Л. Хорвич , Дэвид Джулиус , Вирджиния Мэн-Йи Ли (2020) Дэвид Бейкер , Кэтрин Дюлак , Деннис Ло , Ричард Дж. Юл [ де ] (2021) Джеффри В. Келли , Каталин Карико , Дрю Вайсман , Шанкар Баласубраманян , Дэвид Кленерман и Паскаль Майер (2022) Клиффорд П. Брангвинн , Энтони А. Хайман , Демис Хассабис , Джон Джампер , Эммануэль Миньо , Масаси Янагисава (2023) Карл Джун , Мишель Саделен , Сабина Хадида , Пол Негулеску , Фредрик Ван Гур , Томас Гассер , Эллен Сидрански и Эндрю Синглтон (2024)