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用微泡探测器首次测量敷奈々单质子相互作用

物理学 2022-06-22 23:59:07

费米国家加速器实验室的阿迪·阿什肯纳齐和阿弗罗蒂·帕帕多普洛 这显示了微泡探测器内中微子与氩核的候选CCQE相互作用产生的粒子轨迹

可以看到介子的长轨迹射向右上,质子的短轨迹射向右下

信用:微博客 中微子既神秘又无处不在

作为宇宙中最丰富的粒子之一,它们可以不被注意地穿过大多数物质

它们的质量非常小,以至于到目前为止还没有实验能够成功地测量它们,尽管它们以接近光速的速度运动

美国能源部费米实验室的微泡中微子实验公布了一项新的测量结果,这有助于描绘中微子的更详细的图像

这项测量更精确地瞄准了中微子与原子核相互作用产生的过程之一,这个过程有一个奇特的名字:带电电流准弹性散射

物理学家花了大量时间探索这些看不见的粒子的特性

1962年,他们发现中微子有多种类型或味道

到本世纪末,科学家们已经确定了三种口味,并发现中微子可以通过一种叫做振荡的过程来转换口味

这个令人惊讶的事实代表了物理学的一场革命:超越极其成功的标准模型的第一个已知的物理学证据

鉴于与这些难以捉摸的粒子有关的大量未回答的问题,中微子物理即将进入一个高精度测量的新时代,即将到来的实验将试图以前所未有的精度提取振荡参数

这些实验将使用最先进的探测器来测量中微子的相互作用

为了使实验成功,必须在模拟中精确模拟中微子与原子核的相互作用

液氩时间投影室是强大的粒子探测器,使我们能够详细研究中微子相互作用,这些测量可以用来在当前的模拟中测试中微子相互作用模型的有效性

微泡中微子实验是费米实验室第一个使用这种新型探测器技术的大规模运行实验

在过去的五年里,它已经收集了大量的中微子散射事件

当中微子与原子核相互作用时,它可以通过带电电流准弹性散射或CCQE散射产生μ子(电子的近亲)和质子

发表在《物理评论快报》上的微博客首次测量了氩上类似CCQE的相互作用,这种相互作用产生了一个μ子和一个单质子,但没有带电的π介子,π介子是另一种亚原子粒子,通常来自中微子与物质的相互作用

该测量限制了对未来测量至关重要的计算,并确定了需要改进理论模型的区域

这一结果对于未来所有使用氩靶探测器的中微子振荡实验都非常重要,例如由费米实验室主持的短基线中微子计划和国际深层地下中微子实验,这两个实验都将依赖于氩上中微子相互作用的精确建模来达到它们的预计灵敏度

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