Most először sikerült kísérlet közben pontosan meghatározni egy neutrínó energiáját

A neutrínók tökéletes eszközei lehetnek az atommag vizsgálatának. A protonokkal és az elektronokkal szemben a neutrínóknak nincs elektromos töltése, így az atommagra csak gyenge nukleáris erővel hatnak. Ez egy egyedi lehetőséget jelenthet az anyagok vizsgálatára, azonban a neutrínók előállítása és érzékelése egy igen nehéz feladat – illetve azt is nehéz megállapítani, hogy a neutrínónak mekkora energiája van, amikor az atomnak ütközik.

Ezen a héten a MiniBooNE nevű kísérleten dolgozó Fermilab kutatóinak munkája hatalmas áttörést hozott: a kutatók képesek voltak azonosítani a már ismert energiájú müon neutrínókat, ahogy azok a részecskedetektorukban egy atomnak ütköztek. Az eredmények eltüntetnek a neutrínóval végzett különböző teszteknél egy hatalmas bizonytalansági tényezőt.

“A neutrínó energiájának kérdése nagyon fontos,” mondta Joshua Spitz, a Michigan Egyetem docense és a kutatást végző csapat egyik vezetője. “Hihetetlenül ritka az, amikor ismerjük egy neutrínó energiáját és hogy mennyi energia adódik át a megcélzott atomnak. Az atommag neutrínó alapú vizsgálata esetében ez az első eset, hogy sikerült.”

Hogy többet tudjanak meg az atomok magjáról, a fizikusok különböző részecskékkel bombázzák az atomokat, majd megvizsgálják az ütközéseket és szétszóródásokat. Ha a részecske energiája elég magas az atommal való ütközése során, akkor az atom széttörhet és ezzel információkat árulhat el a magját összetartó szubatomi erőkről.

Azonban, ahhoz hogy ezek a mérések a lehető legpontosabbak legyenek, ismerniük kell a becsapódó részecskék energiáját. Ez azonban eddig soha nem sikerült a neutrínóval végzett kísérleteknél.

Mint ahogy más müon neutrínó kísérleteknél, úgy a MiniBooNE-nál is egy olyan sugarat használtak, ami a müon neutrínók egy energiatartományát foglalja magába. Mivel ezeknek a részecskéknek nincs elektromos töltése, így a kutatók nincs olyan “szűrőjük”, ami lehetővé tenné a bizonyos energiájú neutrínók kiválasztását.

A MiniBooNE kutatói azonban egy új ötlettel álltak elő, amellyel képesek meghatározni a detektornak ütköző müon elektronok energiáját. Észrevették például, hogy a kísérlethez használt mérőberendezésükbe pontosan 236 MeV energiájú müon neutronok érkeztek, amiről később kiderült, hogy a kísérleti tértől 86 méteres távolságban lévő más kísérletekhez használt kaonok bomlásának eredményei.

Ez ihletet adott a kutatóknak, akik elkezdték vizsgálni, hogy a pihenő kaonok milyen energiájú neutrínókat bocsátanak ki.

“Az egyáltalán nem számít gyakorinak a neutrínó-fizikában, hogy ismerjük az érkező neutrínók energiáját. A MiniBooNE először figyelte meg kaonok bomlásából keletkező egységes energiájú müon neutrínókat,” mondta Richard Van De Water, a projekt egyik szóvivője.

Az eredmények fontosságát jelzi az is, hogy a csapat szerint a Refmilab elkövetkező neutrínókkal végzet kísérleteinél mind fel fogják használni a most szerzett ismereteket. A kutatók szerint a felfedezés nem csak a véletlen műve, hatalmas szerepe van annak is, hogy nagyon pontosan ismerik a MiniBooNE detektorának működését és az elmúlt 15 év során a neutrínók terén összegyűjtött adatok is segítették őket.

Már dolgoznak a következő kísérleten, amihez egy a MiniBooNE-hez hasonló MicroBooNE névre elkeresztel detektor segíti majd őket, ami technológiájának köszönhetően még pontosabb eredményeket hozhat.

Forrás: journals.aps.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..