Чуз (эксперимент)
Выбирать ( Французский: [ʃo] ) [1] с короткой базовой линией Это был эксперимент по осцилляциям нейтрино в Шузе , Франция . Его главным результатом стало установление ограничений на параметры нейтринных осцилляций, ответственных за превращение электронных нейтрино в другие нейтрино. В частности, было обнаружено, что грех 2 (2 θ 13 ) < 0,17 для больших δm 2 и δm 2 > 8 × 10 −4 эВ 2 для максимального перемешивания. [2] Результаты были опубликованы в 1999 году.
Эксперимент Double Chooz продолжает собирать данные, используя то же лабораторное пространство.
Источник нейтрино
[ редактировать ]Компания Chooz использовала нейтрино из двух водо-водяных реакторов , что обеспечило >99,999%
н
е источник. Средняя энергия нейтрино составляла примерно 3 МэВ , а детектор находился примерно в 1000 м от реактора. Интенсивность измерялась с использованием как теплового баланса, так и нейтронного выхода реактора, и было известно, что она была лучше 2%. Детальное моделирование активных зон реактора было использовано для прогнозирования интенсивности и энергетического спектра нейтрино в зависимости от времени. Нейтрино наблюдались посредством обратной реакции бета-распада (
п
+
н
и →
н
+
и +
). [2]
Детектор
[ редактировать ]Детектор Chooz находился под землей, с 300- метровой толщей покрывающего слоя, эквивалентного водному эквиваленту, для уменьшения фона космических лучей. Сам детектор представлял собой цилиндр диаметром 5,5 м и высотой 5,5 м. Детектор состоял из трех областей. Самая внутренняя область (область I) содержала 5 тонн сцинтиллятора, легированного гадолинием, в контейнере из плексигласа. Гадолиний быстро захватывал нейтроны, образующиеся при обратном бета-распаде. Вторая область (область II) содержала 17 тонн нелегированного сцинтиллятора для захвата электромагнитной энергии обратного бета-распада (≈99%) и фотонов от захвата нейтронов в Gd (>95%). На внешней поверхности области II находились 192 обращенные внутрь фотоумножительные трубки (ФЭУ), заключенные в непрозрачную пластиковую конструкцию.
Самая дальняя область (область III) содержала девяносто тонн того же нелегированного сцинтиллятора, что и область II, и накладывала вето на события космических лучей с использованием 48 ФЭУ.
Слой оргстекла между областями I и II был прозрачным, что позволяло наблюдать сцинтилляционный свет из области I с помощью ФЭУ в области II. Внутренняя поверхность контейнера области II была окрашена в черный цвет, чтобы избежать отражений, которые могли бы ухудшить измерение положения. Внешняя поверхность контейнера региона II и внутренняя поверхность контейнера региона III были окрашены в белый цвет, чтобы максимизировать сигналы вето.
Образец данных
[ редактировать ]Чуз собрал данные в общей сложности за 8210 часов: 3420 часов без работающего реактора, 3250 часов с одним работающим реактором и 1540 часов с обоими работающими реакторами. Всего за этот период наблюдался 2991 кандидат нейтрино, причем 287 кандидатов произошли в периоды простоя реактора. Коррелированный фон составил 1,01 события в сутки, некоррелированный фон — 0,42 события в сутки. Также изучался выход нейтрино в зависимости от мощности реактора, выгорания топлива и для каждого реактора отдельно.
Также были рассчитаны энергетический спектр позитронов и рассчитанное направление падающего нейтрино. Все распределения совпали с предсказаниями.
Поиски нейтринных осцилляций
[ редактировать ]Для поиска нейтринных осцилляций использовались три метода анализа. Самый мощный метод использовал глобальное χ 2 установка семи бункеров для энергии позитронов для каждого реактора, всего четырнадцать бункеров. χ 2 рассчитывался для различных ( θ , δm 2 ) комбинации. Полная ковариационная матрица 14 × 14 использовалась для учета корреляций между интервалами. χ 2 Статистика также включает член общей нормировки нейтрино (с неопределенностью 2,7%) и член энергетической калибровки (с неопределенностью 1,1%). Глобальный минимум с χ 2 вероятность 96%, соответствует греху 2 (2 θ ) = 0,23, δm 2 = 8.1 × 10 −4 эВ 2 , общая нормировка нейтрино = 1,012 и энергетический масштаб = 1,006. Гипотеза отсутствия колебаний также имеет высокое значение χ 2 вероятность 93%, что соответствует общей нормировке нейтрино = 1,008 и энергетическому масштабу = 1,011.
Интерпретация результатов
[ редактировать ]Результаты Chooz накладывают ограничения на матричный элемент PMNS U e3 2 . Существуют две возможности: U e3 2 < 0,03 или U e3 2 > 0,97 . Задача солнечных нейтрино исключает второе неравенство, поэтому U e3 2 ограничивается небольшими значениями. Данные CHOOZ также указывают на сильное предпочтение
н
м →
н
τ Гипотеза максимального перемешивания .
Примечание по именованию
[ редактировать ]Коллаборация Chooz непостоянна в капитализации. Эксперимент иногда обозначается как Chooz , а иногда как CHOOZ . Однако это не аббревиатура .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пьере, Жан-Мари (1994). Историческая фонетика французского языка и понятия общей фонетики (PDF) (на французском языке). Лувен-ла-Нев: Петерс . п. 104. ИСБН 90-6831-608-7 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 января 2015 г. Проверено 15 ноября 2016 г.
- ^ Jump up to: а б М. Аполлонио и др. (Коллаборация CHOOZ) (2003). «Поиск нейтринных осцилляций на длинной базе на атомной электростанции ЧООЗ». Европейский физический журнал C . 27 (3): 331–374. arXiv : hep-ex/0301017 . Бибкод : 2003EPJC...27..331A . дои : 10.1140/epjc/s2002-01127-9 . S2CID 14226312 .