Два новых эксперимента на одном из самых передовых детекторов частиц в мире подтвердили предыдущие исследования, которые получили Нобелевскую премию по физике четыре года назад, а также проверяют, может ли другая недавняя теория нуждаться в уточнении.
Используя нейтринный детектор под названием SNO+, плавающий в подземной пещере на объекте SNOLAB в Садбери, международная группа ученых, в том числе из Университета Альберты, проверила предыдущие измерения, показывающие, что неуловимые частицы высокой энергии имеют массу. Но они не смогли найти доказательств феномена, известного как распад нуклонов, распад протонов и нейтронов на более легкие субатомные частицы, предсказанный недавней теорией.
Нейтрино, субатомные частицы, тесно связанные с электронами, могут беспрепятственно путешествовать миллиарды световых лет, прежде чем достичь Земли. Детектор SNO+ расположен глубоко под землей и содержит точные приборы, защищенные от фонового излучения. Это конструкция, которая помогает уменьшить помехи, чтобы ученые могли забрать нейтрино, когда они проносятся через детектор.
Ученые отметили, что сфера может быть заполнена различными материалами, что позволяет команде обнаруживать нейтрино разных энергетических уровней.
Основная проблема, с которой сталкиваются ученые, это подготовка подходящего сцинтиллятора, который будет стабильным в течение всего эксперимента. Это включает в себя многочисленные соображения, включая совместимость с подземным объектом SNO+, понимание химии материала, подготовку кандидатов сцинтилляторов в лабораторном масштабе, тестирование стабильности и реакции материала и, в конечном итоге, внедрение в детектор.
С водой, заполняющей камеру, команда смогла воспроизвести измерения из предыдущей серии тестов, которые доказали, что нейтрино имеют массу. Эти оригинальные результаты измерения были удостоены Нобелевской премии по физике 2015 года. Новые результаты также показали, что SNO+ готов к следующему этапу: использование сцинтиллятора для поиска еще более неуловимых нейтрино с более низкой энергией.
В отдельной серии экспериментов SNO+ исследователи провели наиболее чувствительный поиск определенных типов распада нуклонов. Хотя они не обнаружили его, они доказали, что если явление существует, то оно встречается еще реже, чем первоначально считалось, и установили пределы того, насколько редким является это явление.
В мире частиц не так уж много вещей, которые ученые могут описать. Стандартная модель физики элементарных частиц очень предсказательна и чрезвычайно успешна. Массы нейтрино не описываются в этих рамках.
Вот что делает нейтрино такими захватывающими. Каждый раз ученые узнают что-то новое, когда смотрят на новый аспект того, над чем работают.
