«Призрачные» нейтрино впервые обнаружены в крупнейшем в мире ускорителе частиц
Нейтрино известны как "частицы-призраки", поскольку они не взаимодействуют с другими частицами. В прошлом мы могли искать низкоэнергетические нейтрино только на Солнце, но теперь впервые ученые подтвердили открытие высокоэнергетических нейтрино из совершенно нового источника - Большого адронного коллайдера.
Нейтрино — одна из самых распространенных субатомных частиц во Вселенной, уступающая только фотонам, но они очень малы, не имеют заряда, имеют массу, близкую к нулю, и почти не взаимодействуют с другими частицами, поэтому, хотя обычно образуются в агрессивных средах (ядерный синтез в звездах, взрывы сверхновых, черные дыры и т.д.), например, сотни миллиардов нейтрино проходят через ваше тело прямо сейчас, и вы об этом не знаете.
В то время как подземные детекторы, изолированные от других источников, такие как антарктический IceCube, японский Super-Kamiokande и фермилабовский MiniBooNE, могут обнаружить слабые световые всплески от столкновений низкоэнергетических нейтронов с другими частицами от Солнца, высокоэнергетические нейтроны от взрывов сверхновых все еще остаются для нас загадкой. Именно поэтому физики уже давно занимаются поиском высокоэнергетических нейтронов, рожденных в среде коллайдера частиц.
Эксперимент Forward Search Experiment (FASER) - один из восьми экспериментов по физике частиц на Большом адронном коллайдере (БАК), целью которого является поиск неоткрытых легких слабо взаимодействующих частиц. Когда нейтроны ударяют по ядрам в вольфрамовых пластинах и производят другие частицы, которые проходят через слой латекса, оставленные следы "фотографируются", и ученым необходимо промыть пластины, как фотографию, чтобы проанализировать треки частиц.
В конце 2021 года данные Большого адронного коллайдера предварительно охарактеризовали нейтрино, взаимодействующие с другими частицами, и, потратив более года на сбор дополнительных данных, команда Калифорнийского университета в Ирвине объявляет, что они реальны!
Новые результаты помогут объяснить, как горят и взрываются звезды, как космические высокоэнергетические взаимодействия нейтрино вызывают производство других частиц в космосе, а также изучить среду, в которой рождаются высокоэнергетические нейтрино.
FASER еще предстоит найти другие признаки темной материи, но детектор готов зафиксировать любой из них, поскольку Большой адронный коллайдер готовится запустить еще один раунд экспериментов по столкновению частиц.