Chooz ( французский: [ʃo] ) [1] был экспериментом по осцилляциям нейтрино с короткой базой в Chooz , Франция . Его главным результатом было установление ограничений на параметры осцилляций нейтрино, ответственные за превращение электронных нейтрино в другие нейтрино. В частности, было обнаружено, что sin 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.
Двойная Chooz эксперимент продолжает принимать данные с использованием того же лабораторией пространства.
Источник нейтрино [ править ]
Chooz использовал нейтрино из двух реакторов с водой под давлением , которые обеспечивают> 99,999%
ν
еисточник. 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 нейтронной мощности реактора, и было известно, что она составляет более 2%. Детальное моделирование активной зоны реактора использовалось для предсказания как интенсивности, так и энергетического спектра нейтрино как функции времени. Нейтрино наблюдали по реакции обратного бета-распада (
п
+
ν
е →
п
+
е+
). [2]
Детектор [ править ]
Детектор Chooz находился под землей, с 300- метровым водным эквивалентом покрывающей породы 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 оргстекла. Гадолиний быстро захватил нейтроны, образующиеся при обратном бета-распаде. Вторая область (область II) содержала 17 тонн нелегированного сцинтиллятора для захвата электромагнитной энергии от обратного бета-распада (≈99%) и фотонов от захвата нейтронов в Gd (> 95%). Внешняя поверхность области II содержала 192 обращенных внутрь фотоумножителя (ФЭУ), заключенных в непрозрачную пластиковую структуру.
Самая удаленная область (область III) содержала девяносто тонн того же нелегированного сцинтиллятора, что и область II, и налагались вето на события космических лучей с использованием 48 ФЭУ.
Слой оргстекла между областями I и II был прозрачным, что позволяло ФЭУ в области II наблюдать сцинтилляционный свет из области I. Внутренняя поверхность контейнера области II была окрашена в черный цвет, чтобы избежать отражений, которые могут ухудшить измерения положения. Внешняя поверхность контейнера области II и внутренняя поверхность контейнера области III были окрашены в белый цвет, чтобы максимизировать сигналы вето.
Образец данных [ править ]
Chooz собрал данные в общей сложности за 8210 часов: 3420 часов без работающего реактора, 3250 часов с одним работающим реактором и 1540 часов с работающими обоими реакторами. Всего за этот период наблюдалось 2991 нейтринный кандидат, при этом 287 кандидатов возникли в периоды выключения реактора. Коррелированный фон составлял 1,01 события в день, а некоррелированный фон составлял 0,42 события в день. Также исследовался выход нейтрино в зависимости от мощности реактора, выгорания топлива и для каждого реактора в отдельности.
Также были рассчитаны энергетический спектр позитронов и рассчитанное направление падающего нейтрино. Все распределения совпали с прогнозами.
Поиски осцилляций нейтрино [ править ]
Для поиска осцилляций нейтрино использовались три метода анализа. Самый эффективный метод использовал глобальную подгонку χ 2 семи интервалов энергии позитронов для каждого реактора, всего четырнадцать интервалов. Χ 2 был рассчитан для различного ( & thetas , δm 2 ) комбинации. Полная ковариационная матрица 14 × 14 использовалась для учета корреляций между ячейками. Χ 2 статистика также включает в себя термин для общей нормализации нейтрино (с погрешностью 2,7%) , а также сроком для калибровки энергии (с погрешностью 1,1%). Глобальный минимум с вероятностью χ 2 96% соответствуетГрех 2 (2 θ ) = 0,23, δm 2 =8,1 × 10 -4 эВ 2 , общая нормализация нейтрино = 1,012, и шкала энергии = 1,006. Гипотеза об отсутствии осцилляций также имеет высокуювероятность χ 2, равную 93%, что соответствует общей нормировке нейтрино = 1,008 и шкале энергии = 1,011.
Интерпретация результатов [ править ]
Результаты Chooz накладывают ограничения на элемент матрицы PMNS U e3 2 . Существуют две возможности: U e3 2 <0,03 или U e3 2 > 0,97 . Задача о солнечных нейтрино исключает второе неравенство, поэтому U e3 2 ограничивается малыми значениями. Данные CHOOZ также указывают на сильное предпочтение
ν
μ →
ν
τ гипотеза максимального перемешивания.
Примечание по именованию [ править ]
Коллаборация Chooz непоследовательна по капитализации. Иногда эксперимент появляется как Chooz, а иногда как CHOOZ . Однако это не аббревиатура .
Ссылки [ править ]
- ^ Пьер, Жан-Мари (1994). Phonétique Historique du Français et notions de phonétique générale (PDF) (на французском языке). Лувен-ла-Нев: Петерс . п. 104. ISBN 90-6831-608-7. Архивировано из оригинального (PDF) 22 января 2015 года . Проверено 15 ноября 2016 .
- ^ а б М. Аполлонио и др. (Сотрудничество CHOOZ) (2003). «Поиск осцилляций нейтрино на длинной базе на АЭС ЧООЗ». Европейский физический журнал C . 27 (3): 331–374. arXiv : hep-ex / 0301017 . Bibcode : 2003EPJC ... 27..331A . DOI : 10.1140 / epjc / s2002-01127-9 .
Внешние ссылки [ править ]
- Домашняя страница Chooz
