Schwer fassbare Neutrino-Kandidaten in einem paraphysikalischen Experiment entdeckt
Forscher haben zum ersten Mal einen Neutrino-Kandidaten entdeckt, der vom Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Nähe von Genf in der Schweiz produziert wird.
In einem wichtigen Meilenstein der Teilchenphysik berichten Forscher in einer neuen Studie über die Beobachtung von sechs Neutrino-Wechselwirkungen während eines Experiments am LHC. Neutrinos sind subatomare Teilchen, die eine sehr kleine Masse wie ein Elektron, aber keine elektrische Ladung haben – eine Eigenschaft, die es sehr schwierig gemacht hat, sie zu entdecken.
Diese Neutrinos sollen während des ersten Betriebs eines Emulsionsdetektors erzeugt worden sein, der 2018 mit dem FASER (Forward Search Experiment) des CERN kombiniert wurde.
„Vor diesem Projekt gab es keine Anzeichen von Neutrinos im Teilchenbeschleuniger“, sagte Co-Autor Jonathan Feng, Professor für Physik und Astronomie an der UC Irvine und Co-Leiter der Pfizer-Kollaboration. Er sagte in einer Erklärung. „Dieser wichtige Durchbruch ist ein Schritt hin zu einem tieferen Verständnis dieser schwer fassbaren Teilchen und ihrer Rolle im Universum.“
Verwandt: 8 Rätsel in der Astronomie
mehr: Die 5 wichtigsten Konsequenzen der Entdeckung des Higgs-Bosons
Der LHC – der vier Hauptdetektoren umfasst: ALICE, ATLAS, CMS und LHCb – funktioniert im Allgemeinen, indem er zwei Strahlen hochenergetischer Teilchen nahe der Lichtgeschwindigkeit miteinander kollidiert. Wenn geladene Teilchen wie Protonen mit so hoher Geschwindigkeit miteinander kollidieren, wird die Energie der Kollision zu Materie in Form neuer Teilchen oder subatomarer Teilchen. Der LHC kann also im Wesentlichen subatomare Teilchen „produzieren“.
Auf dieser Tour am LHC pilotierte das Team einen neuen Emulsionsdetektor aus dichten Blechen aus Blei und Wolfram, die mit Emulgatorschichten durchsetzt waren. In der Erklärung erklärte Feng, dass Emulsionsplatten oder -schichten in der Physik ähnlich wie altmodischer Fotofilm funktionieren. Wenn Filmscheiben belichtet werden, erscheinen die Photonen selbst als Bilder, während sich der Film entwickelt. Auch bei diesem Instrument zeigten die Schichten der Emulsion bei Teilchenkollisionen nachbearbeitete Neutrino-Wechselwirkungen.
Die Teilchenkollision bei diesem Test erzeugte Neutrinos, die dann in die dichten Blechkerne zerschmetterten. Die entstandenen Partikel bewegten sich laut Aussage durch die Schichten der Emulsion und erzeugten dahinter sichtbare „Fingerabdrücke“.
Diese Entdeckung von Neutrino-Wechselwirkungen zeigte zwei Hauptmerkmale, teilte Feng mit.
„Überprüfen Sie zunächst, ob die vordere Position des ATLAS-Interaktionspunkts im LHC der richtige Ort für die Erkennung von Collider-Neutrinos ist“, sagte Feng. „Zweitens haben unsere Bemühungen die Wirksamkeit der Verwendung eines Emulsionsdetektors zur Überwachung dieser Arten von Neutrino-Wechselwirkungen gezeigt.“
Dies ist nur der Anfang einer sehr ehrgeizigen Mission, Neutrino-Wechselwirkungen zu entdecken und die exotische Welt der subatomaren Teilchen weiter zu erforschen, sagte Co-Autor David Casper, Co-Leiter des FASER-Projekts und außerordentlicher Professor an der UCI, in derselben Erklärung.
„Angesichts der Leistung unseres neuen Detektors und seines Hauptstandorts am CERN erwarten wir, in der nächsten Runde des LHC ab 2022 mehr als 10.000 Neutrino-Wechselwirkungen aufzeichnen zu können“, sagte Kasper. „Wir werden die energiereichsten Neutrinos entdecken, die aus einer künstlichen Quelle hergestellt wurden.“
Auch bei der Erforschung der Dunklen Materie des LHC hat das FASER-Team große Pläne. Das Team arbeitet an einem Experiment mit FASER-Instrumenten, um zu versuchen, sogenannte „dunkle Photonen“ nachzuweisen, von denen Wissenschaftler erwarten, dass sie das Verhalten und die Natur der dunklen Materie aufdecken, heißt es in der Erklärung.
Diese Arbeit ist im Papier beschrieben Heute gepostet (26. November) in Physical Review D.
Senden Sie eine E-Mail an Chelsea Gohd unter [email protected] oder folgen Sie ihr auf Twitter Tweet einbetten. Folge uns auf Twitter Tweet einbetten Und auf Facebook.
„Bacon Ninja. Alkohol-Guru. Stolzer Entdecker. Begeisterter Popkultur-Enthusiast.“