Gli scienziati hanno finalmente rilevato i neutrini nel collisore di particelle: ScienceAlert

Infine, il fantasma è già nella macchina: per la prima volta, gli scienziati hanno creato neutrini in un collisore di particelle.

Queste abbondanti e misteriose particelle subatomiche sono così rimosse dal resto della materia che scivolano attraverso di esse come spettri, rendendole note come “particelle fantasma”.

I ricercatori affermano che questo lavoro segna la prima osservazione diretta dei neutrini del collisore e ci aiuterà a capire come si formano queste particelle, quali sono le loro proprietà e il loro ruolo nell’evoluzione dell’universo.

Risultati ottenuti utilizzando il rivelatore FASERnu al Large Hadron Collider, è stato mostrato Al 57° Convegno Rencontres de Moriond su Interazioni Elettrodeboli e Teorie Unificate in Italia.

“Abbiamo scoperto i neutrini da una fonte completamente nuova – i collisori di particelle – in cui due fasci di particelle si scontrano insieme ad un’energia estremamente elevata”, dice il fisico delle particelle Jonathan Feng dell’Università della California, Irvine.

I neutrini sono tra le particelle subatomiche più abbondanti nell’universo, seconde solo ai fotoni. Ma non hanno carica elettrica, la loro massa è prossima allo zero e difficilmente interagiscono con le altre particelle che incontrano. Centinaia di miliardi di neutrini stanno attraversando il tuo corpo in questo momento.

I neutrini sono prodotti in condizioni energetiche, come la fusione nucleare che avviene all’interno delle stelle o le esplosioni di supernova. E mentre potremmo non notarli quotidianamente, i fisici ritengono che la loro massa – per quanto piccola – possa influenzare la gravità dell’universo (sebbene i neutrini siano stati ampiamente Rimbalza come materia oscura).

Sebbene la loro interazione con la materia sia trascurabile, non è del tutto inesistente; Di tanto in tanto, un neutrino cosmico si scontra con un’altra particella, provocando un’esplosione di luce molto debole.

I rilevatori sotterranei, isolati da altre fonti di radiazioni, possono rilevare queste esplosioni. cubetto di ghiaccio in Antartide, Super Kamiokande in Giappone e mini panino Il Fermilab in Illinois ha tre di questi reagenti.

Tuttavia, i fisici hanno cercato a lungo di produrre neutrini in collisori di particelle perché le alte energie utilizzate non sono state studiate così bene come i neutrini a bassa energia.

“Possono parlarci dello spazio profondo in modi che altrimenti non potremmo apprendere”, afferma il fisico delle particelle Jamie Boyd del CERN. “Questi neutrini ad alta energia all’LHC sono importanti per comprendere osservazioni davvero entusiasmanti nell’astrofisica delle particelle”.

FASERnu è un file rilevatore di emulsione Consiste nell’alternanza di lastre di tungsteno spesse millimetri con strati di pellicola di emulsione. Il tungsteno è stato scelto per la sua alta densità, che aumenta la probabilità di interazioni tra neutrini; Il rilevatore è costituito da 730 film di emulsione con una massa totale di tungsteno di circa 1 tonnellata.

Durante gli esperimenti con le particelle all’LHC, i neutrini possono entrare in collisione con i nuclei dei fogli di tungsteno, producendo particelle che lasciano tracce negli strati di emulsione, proprio come le radiazioni ionizzanti lasciano tracce negli strati di emulsione. stanza delle nuvole.

Come le pellicole fotografiche, questi pannelli devono essere sviluppati prima che i fisici possano analizzare le traiettorie delle particelle per vedere cosa li ha prodotti.

Sei neutrini candidati sono stati identificati e pubblicati di nuovo nel 2021. Ora i ricercatori hanno confermato la loro scoperta, utilizzando i dati del terzo round dell’LHC aggiornato iniziato lo scorso anno, con un livello di significatività di 16 sigma.

Ciò significa che la probabilità di produrre i segnali per caso è così bassa da essere nulla; Il livello di significatività di 5 sigma è sufficiente per qualificarsi come una scoperta nella fisica delle particelle.

Il team FASER è ancora al lavoro per analizzare i dati raccolti dal rivelatore e sembra probabile che seguiranno altri rilevamenti di neutrini. La terza corsa dell’LHC dovrebbe continuare Fino al 2026Raccolta e analisi continua dei dati.

Nel 2021, il fisico David Casper dell’Università della California, Irvine, prevede che la gara produrrà circa 10.000 interazioni di neutrini, il che significa che abbiamo appena scalfito la superficie di ciò che FASERnu ha da offrire.

“I neutrini sono le uniche particelle conosciute che esperimenti molto più grandi al Large Hadron Collider non possono rilevare direttamente.” Lui diceQuindi l’osservazione riuscita di FASER significa che l’intero potenziale fisico del collisore viene finalmente sfruttato.

I risultati della squadra Presentato al 57° Congresso Rencontres de Moriond Interazioni Elettrodeboli e Teorie Unificate.