Oscillation Project with Emulsion - Tracking Apparatus ( OPERA ) был инструментом, использовавшимся в научном эксперименте для обнаружения тау-нейтрино из осцилляций мюонных нейтрино . Эксперимент является результатом сотрудничества ЦЕРН в Женеве , Швейцария , и Национальной лаборатории дель Гран-Сассо (LNGS) в Гран-Сассо , Италия , и использует нейтринный пучок CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) .
Процесс начался с того, что протоны из суперпротонного синхротрона (SPS) в ЦЕРНе импульсами выстреливали в углеродную мишень для производства пионов и каонов . Эти частицы распадаются с образованием мюонов и нейтрино . [1]
Луч из ЦЕРНа был остановлен 3 декабря 2012 г. [2] , прекращение сбора данных, но анализ собранных данных был продолжен.
OPERA в зале C подземных лабораторий Гран-Сассо была построена в 2003–2008 годах. Тау, возникающие в результате взаимодействия тау-нейтрино, наблюдаются в «кирпичиках» фотопленок ( ядерная эмульсия ), перемежающихся листами свинца. Каждый кирпич весит 8,3 кг; два супермодуля OPERA содержат 150 000 кирпичей, расположенных в виде параллельных стен, перемежающихся пластиковыми сцинтилляционными счетчиками. За каждым супермодулем следует магнитный спектрометр .для идентификации импульса и заряда проникающих частиц. Во время сбора данных сцинтилляторы и спектрометры в реальном времени отмечают взаимодействие нейтрино и соответствующий ему блок. Эти кирпичи извлекаются из стен асинхронно по отношению к лучу для проявления пленки, сканирования и для топологического и кинематического поиска тау-распадов. [3]
Всего было зарегистрировано пять тау-нейтрино. 31 мая 2010 года исследователи OPERA наблюдали первое событие кандидата тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино. [4] 6 июня 2012 года OPERA объявила о наблюдении второго события тау-нейтрино. [5] 26 марта 2013 года эксперимент в третий раз зафиксировал мюонное нейтрино, превращающееся в тау-нейтрино во время путешествия из ЦЕРН в LNGS . [6] Четвертый был обнаружен в 2014 году, а пятый — в 2015 году. [7]
В сентябре 2011 года исследователи OPERA наблюдали за мюонными нейтрино , по-видимому, движущимися со скоростью, превышающей скорость света . [8] В феврале и марте 2012 года исследователи OPERA обвинили в этом результат ослабленного оптоволоконного кабеля, соединяющего приемник GPS с электронной картой в компьютере. 16 марта 2012 года в отчете было объявлено, что независимый эксперимент в той же лаборатории, также с использованием пучка нейтрино CNGS, но на этот раз с детектором ICARUS , не обнаружил заметной разницы между скоростью нейтрино и скоростью света. [9]В мае 2012 года в экспериментах Гран-Сассо BOREXINO, ICARUS, LVD и OPERA была измерена скорость нейтрино с помощью короткоимпульсного пучка и получено согласие со скоростью света, что показывает, что первоначальный результат OPERA был ошибочным. [10] Наконец, в июле 2012 года коллаборация OPERA обновила свои результаты. После учета упомянутых выше инструментальных эффектов было показано, что скорость нейтрино согласуется со скоростью света. [11] Это было подтверждено новым, улучшенным набором измерений в мае 2013 года. [12]