Как фокусник, вынимающий кролика из шляпы, международная бригада физиков заставила один вид нейтрино появиться от луча другого типа нейтрино. Их странное наблюдение решает исход дела, который эти неуловимые частицы могут преобразовать в другого в процесс, названный колебаниями нейтрино, идея, получившая широкое принятие в последние годы, но непосредственно не наблюдавшаяся.В прошлом физики вывели колебание из допустимого исчезновения neutrinos в определенных ситуациях, объясняет Антонио Эредитато из Бернского университета, который является представителем этих 170 физиков, работающих с 1 800-тонным ОПЕРНЫМ детектором частиц в подземной Бабушке Сэссо Национальная Лаборатория в центральной Италии.
Но они хотели подтвердить результат, фактически видя, что другой тип нейтрино появляется. “Мы знаем, что было убийство, теперь мы хотим найти орган”, говорит Эредитато.Neutrinos может быть самым странным из субатомных частиц. Незаряженный и почти невесомый, они появляются из определенного типа радиоактивного распада и некоторых ядерных реакций, но они взаимодействуют с вопросом так слабо, что они почти необнаружимы. Еще более странный, они прибывают в три типа — электрон neutrinos, мюон neutrinos и tau neutrinos — что физик верит, может преобразовать в друг друга.
Например, ядра бора 8 в порче солнца путем выкладывания позитрона и электронного нейтрино и теоретиков могут предсказать число такого низкоэнергетического солнечного neutrinos. Исследователи измерили фактическое число в 1960-х, считая редкие случаи, в которых ядро хлора в резервуаре химчистки жидкости абсорбировало электронное нейтрино и испустило электрон.
Они сочли только одну треть столько электрон neutrinos, сколько предсказанный, предполагая, что частицы превращались во что-то еще во время своей поездки от солнца до Земли.Новые доказательства прибыли в 1998, когда исследователи измеренный neutrinos генерировали в атмосфере. Когда космические лучи врезались в воздух, взаимодействия частицы должны произвести о вдвое больше мюон neutrinos как электрон neutrinos.
Но физики в Японии нашли гораздо меньше мюона neutrinos, предположив, что они изменились в другой тип, по-видимому tau neutrinos. Однако, никто фактически не видел, что neutrinos переключился от одного типа до другого.
Теперь, ОПЕРНАЯ бригада в Бабушке Сэссо нашла доказательства, что мюон neutrinos действительно становится tau neutrinos. Бригада использует луч мюона neutrinos, генерировал на расстоянии в 730 километров в европейской лаборатории физики элементарных частиц, CERN, под Женевой, путем уничтожения протонного луча в кусок металла. Летя в том же направлении как оригинальный протонный луч, богатые энергией neutrinos свистят через землю Бабушке Сэссо, и каждую секунду, триллион богатых энергией потоков neutrinos в датчик ОПЕРЫ, состоящий из 150 000 «кирпичей» ведущих листов, чередованных с листами фотографической эмульсии. Ведущее ядро может абсорбировать мюонное нейтрино и изгнать мюон, более тяжелого кузена электрона, оставляющего прямой след в мембранах кирпича.
Система датчиков точно определяет кирпич хита, тогда удаленный и проанализированный автоматически.Если, однако, мюонное нейтрино сначала превратится в tau нейтрино, то ведущее ядро выложит tau лептон, еще более крупного кузена электрона. tau лептон длится только достаточно долго для путешествия нескольких миллиметров, прежде чем он распадется во что-то еще, создавая контрольный связанный след. До сих пор бригада проанализировала одну треть данных, которые они собрали с 2008, и среди в общей сложности 6 000 neutrinos, они нашли одно tau нейтрино, говорит Эредитато.
Это – труп, который он надеялся найти.“Это – огромное достижение”, говорит Мори Гудмен, физик нейтрино в Аргонне Национальная Лаборатория в Иллинойсе, несмотря на то, что он добавляет, “Это, вероятно, что все ожидают”. Следующий шаг для ОПЕРНОЙ бригады должен будет наблюдать, что достаточно событий видит, соглашается ли темп колебания с предсказаниями.
Было бы еще более захватывающе, если бы это не делает, Эредитато говорит, как, который подарил бы ученым их следующую тайну.