费米国家加速器实验室的阿米特·巴什亚尔 该显示显示了在密涅瓦探测器中重建的类似CCQE的事件
信用:MINERvA 很难相信你能和中微子玩台球，但某些中微子相互作用事件比你想象的更接近游戏
在这些带电电流的准弹性相互作用——简称CCQE相互作用——中，一个中微子击中了原子核中的一个粒子——一个质子或一个中子
两个粒子从碰撞中出现
一个是μ子，是电子更重的表亲
另一个是质子(如果静止粒子是中子)或中子(如果静止粒子是质子)
这些准弹性反应产生的中微子相互作用就像台球游戏中球与球之间的碰撞:只要你知道最初参与相互作用的四种粒子的类型和中微子的原始方向，你就可以通过测量其中一种粒子的方向和能量来猜测进入的中微子的能量
CCQE相互作用是当前和未来中微子振荡实验中中微子的一种重要的相互作用模式，例如费米实验室主持的国际深层地下中微子实验
它们类似于每个池玩家都知道的弹性相互作用，除了一个重要的方面:弱核力允许粒子从一种变成另一种，因此得名“准弹性”
在这个亚原子池游戏中，母球(中微子)撞击静止的红球(质子)，红球在碰撞中变成橙色球(中子)
由于大多数现代中微子实验使用由从碳到氩的重核组成的靶，核效应以及核内中子和质子之间的相互作用会导致观察到的相互作用速率发生显著变化，并对估计的中微子能量进行修正
该图显示了横截面比率作为数据Q2和各种预测的函数，与一个常用的相互作用模型相关
信用:MINERvA 在密涅瓦，科学家们通过粒子探测器中留下的一条长长的μ子轨道和一个或多个质子轨道来识别CCQE相互作用
然而，由于靶核内部的核效应，这种实验信号有时可以由非CCQE相互作用产生
类似地，核效应也可以改变最终态粒子，使CCQE事件看起来像非CCQE事件，反之亦然
由于核效应使得识别一个真正的CCQE事件变得很困难，密涅瓦只根据最终状态粒子的性质报告测量结果，并把它们称为类似CCQE的事件(因为它们既有真正CCQE事件的贡献，也有非CCQE事件的贡献)
类CCQE事件是一个至少有一个出射μ子、任意数量的质子或中子、没有介子作为最终态粒子的事件
(介子和质子、中子一样，都是由夸克构成的
质子和中子有三个夸克；介子有两个
) 密涅瓦利用费米实验室的中能中微子束测量了类似CCQE的中微子相互作用的可能性，中微子流量峰值为6千电子伏
密涅瓦早期的测量是用低能束(3千电子伏峰值中微子流量)进行的，与此相比，这种测量具有更大的能量范围和更大的统计数据的优势:1，318，540个类似CCQE的事件，而在早期的低能运行中有109，275个事件
密涅瓦将这些CCQE相互作用概率测量值作为中微子转移到原子核的动量平方的函数，科学家称之为Q2
该图显示了低Q2和高Q2地区的数据和大多数预测之间的差异
通过将密涅瓦的测量结果与各种模型进行比较，科学家可以对它们进行提炼，并更好地解释核环境中的物理现象
MINERvA还根据输出μ子的动量对中微子相互作用的概率进行了更详细的测量
他们考虑了μ子在进入中微子轨道的方向和垂直于其轨道的方向上的动量
这项工作有助于当前和未来的中微子实验了解他们自己的大量μ子运动学数据
蜜桃红·卡内罗(前巴西物理研究中心和俄勒冈州立大学的研究员，现就职于布鲁克海文国家实验室)和罗彻斯特大学的丹·鲁特伯里斯是这项分析的主要推动者
研究结果发表在《物理评论快报》上
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