歐核中心新探測器有望捕獲中微子

2019-12-19 12:16:03 來源: 科技日報 作者: 劉霞


FASER實驗。    圖片來源:CERN官網

科技日報記者 劉霞

對撞機會產生大量中微子,但這些中微子從未被探測到,現在這一局面將發生改變。據歐洲核子研究中心(CERN)官網17日報道,CERN“向前搜索實驗”(FASER)的新探測器FASERν最近獲批,它將安裝在該實驗主探測器前端,有望探測到對撞產生的中微子,開啟中微子物理學新紀元。

自1956年在核反應堆內首次觀測到中微子以來,科學家已從太陽、大氣及地球等諸多來源探測到中微子,但遺憾的是從未在粒子對撞機內檢測到。大多數對撞機內的中微子能量極高,而我們對高能中微子的相互作用所知甚少,因此,在對撞機內產生的中微子或能為中微子研究帶來新啟示。

FASER于今年初獲批,旨在搜索光和弱相互作用粒子(如暗光子等)。FASER將位于大型強子對撞機(LHC)內超環面儀器實驗(ATLAS)下游約480米處,這是探測中微子的理想位置,但該實驗主檢測器無法探測中微子。

FASER實驗共同發言人杰米·博伊德解釋說:“由于中微子與物質的相互作用非常微弱,因此,我們需要一個包含大量物質的標靶才能成功探測到它們。FASER主探測器沒有這樣的標靶,無法探測到中微子。FASERν恰好可以‘大顯身手’。它由乳膠薄膜和鎢板組成,可充當標靶和檢測器,觀察中微子的相互作用。”

FASERν長1.35米、寬25厘米、高25厘米,重達1.2噸,遠小于目前主要的中微子探測器:日本“超級神岡”探測器重5萬噸;南極“冰立方”探測器的體積達到1立方千米。

FASER合作組估計,FASERν在運行期間可探測到2萬多個中微子。這些中微子的平均能量介于600吉電子伏特(GeV)到1太電子伏特(TeV)之間。中微子共有3種類型:電子中微子、μ子中微子和τ子中微子。合作組預計可探測到這3種中微子的數量分別為1300個、2萬個和20個。

博伊德說:“這些將是能量最高的人造中微子,在LHC內探測到并研究它們是粒子物理學的一個里程碑,使研究人員能在中微子物理學領域進行互補測量。FASERν還將為未來的對撞機中微子計劃鋪平道路,這些計劃得到的結果將為建造更大中微子探測器提供參考。”

據悉,LHC計劃于2021年5月重啟,FASERν探測器將于此次重啟前安裝,并在LHC本次運行期間收集數據。

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責任編輯: 常麗君
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