DONUT ( Прямое наблюдение нутау, E872) был экспериментом в Фермилабе, посвященным поиску взаимодействий тау-нейтрино . Детектор проработал несколько месяцев летом 1997 г. и успешно зарегистрировал тау-нейтрино. [1] Это подтвердило существование последнего лептона, предсказанного Стандартной моделью . [2] Данные эксперимента также использовались для определения верхнего предела магнитного момента тау-нейтрино [3] и измерения сечения его взаимодействия . [4]
Принцип [ править ]
В DONUT протоны, ускоренные Тэватроном, использовались для образования тау-нейтрино посредством распада очарованных мезонов . После устранения как можно большего количества нежелательных фоновых частиц с помощью системы магнитов и объемного вещества (в основном железа и бетона) луч прошел через несколько слоев ядерной эмульсии . В очень редких случаях одно из нейтрино могло взаимодействовать в детекторе, создавая электрически заряженные частицы, которые оставляли видимые следы в эмульсии и могли быть зарегистрированы электронным способом с помощью системы сцинтилляторов и дрейфовых камер . [1]
Используя электронную информацию, были идентифицированы возможные взаимодействия нейтрино и выбраны для дальнейшего анализа. Это означало фотографическое проявление листов эмульсии, чтобы любые следы, оставленные частицами, проходящими через них, отображались в виде маленькой черной точки. Соединяя эти точки на последующих листах, реконструировали путь, по которому прошла каждая частица, и идентифицировали вероятные взаимодействия нейтрино. Характерные свойства нейтринных взаимодействий заключались в том, что внезапно появлялось несколько треков, не ведущих к ним. Тау-нейтрино было идентифицировано по одному из этих треков, показывающих "излом" через несколько миллиметров, указывающий на распад тау-лептона . [1]
Результат [ править ]
В июле 2000 года коллаборация DONUT объявила о первом наблюдении взаимодействий тау-нейтрино. Этот результат был основан только на четырех событиях, но сигнал был намного выше ожидаемого фона (0,34 ± 0,05 события) и имел значение p 4 × 10 -4 , около 3,5 сигма. Это ниже обычного стандарта доказательства, но было общепринятым, поскольку ожидалось, что частица будет там. В заключительном отчете 2008 г. [3] идентифицировано 9 тау-нейтринных событий из общей выборки из 578 нейтринных событий. Его значение заключается в том, что тау-нейтрино до сих пор оставалось единственной частицей Стандартной модели, которая не наблюдалась напрямую, за исключением бозона Хиггса . [2]
Помимо самого результата, DONUT также позволил проверить новые методы обнаружения нейтрино высоких энергий, в частности камеру эмульсионного облака , в которой слои ядерной эмульсии перемежаются слоями железа, что приводит к увеличению количества взаимодействий.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c К. Кодама и др. (Сотрудничество DONUT) (2001). «Наблюдение за взаимодействиями тау-нейтрино» . Физика Письма Б . 504 (3): 218–224. arXiv : hep-ex / 0012035 . Bibcode : 2001PhLB..504..218D . DOI : 10.1016 / S0370-2693 (01) 00307-0 .
- ^ a b «Физики находят первые прямые доказательства существования тау-нейтрино в Фермилабе» (пресс-релиз). Фермилаб . 20 июля 2000 г.
- ^ a b K. Kodama et al. (Сотрудничество DONUT) (2008). «Первое измерение сечения взаимодействия тау-нейтрино» . Physical Review D . 78 (5): 052002. arXiv : 0711.0728 . Bibcode : 2008PhRvD..78e2002K . DOI : 10.1103 / PhysRevD.78.052002 .
- ^ R. Schwienhorst et al. (Сотрудничество DONUT) (2001). «Новый верхний предел магнитного момента тау-нейтрино» . Физика Письма Б . 513 (1-2): 23-29. arXiv : hep-ex / 0102026 . Полномочный код : 2001PhLB..513 ... 23D . DOI : 10.1016 / S0370-2693 (01) 00746-8 .
Внешние ссылки [ править ]
- DONUT домашняя страница
