Cайт вчителя фізики

Вченим із міжнародного наукового проекту Т2К вдалося зробити відкриття, яке може призвести до прориву в розумінні однієї з найневловиміших частинок – нейтрино. Дослідники вперше отримали докази існування особливого типу нейтринних осциляцій, що свідчать про перетворення мюонних нейтрино в електронні нейтрино.

Про відкриття повідомили співробітники канадської лабораторії ядерної фізики та фізики частинок TRIUMF, яка працює в партнерстві з Йоркським університетом та Університетом Торонто. Завданням проекту Т2К є дослідження процесу переходу нейтрино з однієї форми в іншу. Вчені і раніше були впевнені, що в процесі руху нейтрино перетворюються з одного виду в інший, але це перетворення досі не спостерігалося і залишалося лише предметом теоретичних досліджень.

Результат Т2К є першим спостереженням ефекту появи нового типу нейтрино, який відрізняється від типу нейтрино в початковому пучку.  В експерименті Т2К мюонні нейтрино створюються на протонному прискорювачі J-PARC, розташованому на східному узбережжі Японії, і направляються в гігантський Черенковський детектор SuperKamiokande масою 50 кт, який знаходиться поблизу західного узбережжя Японії на відстані 295 кілометрів від J-PARC.

Параметри пучка мюонних нейтрино поблизу мішені, тобто до можливих осциляцій, вимірюються і контролюються комплексом нейтринних детекторів, розташованих на території J-PARC. Істотна частина цього детектора була розроблена і створена співробітниками ІЯД РАН. Фізики з ЛЯП ОІЯД брали участь у цій роботі в рамках угоди про співпрацю ОІЯД-IN2P3 (Франція).

У результаті аналізу даних, накопичених за кілька років вимірювань з пучком мюонних нейтрино, в детекторі SuperKamiokande було виявлено 28 подій, ідентифікованих як взаємодії електронних нейтрино. Очікуване число фонових подій, якби осциляції мюонних нейтрино в електронні були відсутні, склало б за цей же час вимірювань всього 4.6 подій. Одна з подій – кандидатів на взаємодію електронних нейтрино, зареєстрованих в детекторі SuperKamiokande, показана на малюнку розташованому вище.

Експеримент був вкрай складний. Для того щоб виміряти ефект осциляції максимально точно, необхідно знати скільки нейтрино було спочатку і як часто вони взаємодіяли між собою. Нейтрино в Т2К вироблялися з пучка протонів, який контролювався за допомогою реєстратора оптичного перехідного випромінювання. Цей пристрій в 2 рази знижує невизначеність при вивченні параметрів нейтрино. Цього поліпшення в точності вимірювання виявилося достатньо для підтвердження факту переходу нейтрино з одного стану в інший.

Детальніше ознайомитися з інформацією про відкриття можна на офіційному сайті проекту t2k-experiment.org .