24.11.2004
20:48

22.11.2004
14:46

22.11.2004
14:30

Осцилляции нейтрино: новые данные установки KamLAND

(Belle Dume, "Neutrino oscillations are here to stay"
"PhysicsWeb", 17 November 2004)

Новые результаты эксперимента KamLAND (Япония) дают самое прямое доказательство существования массы у нейтрино и реальности нейтринных осцилляций. Были измерены энергетические спектры электронных антинейтрино, которые излучаются при работе 53-х японских ядерных реакторов (arXiv.org/abs/hep-ex/0406035).

Считается, что нейтрино бывают только трех сортов: электронное, мюонное и тау-нейтрино. В рамках Стандартной Модели, которая описывает современные экспериментальные данные по физике частиц, долгое время предполагалось, что нейтрино не имеют массы. Однако в последнее время появилось большое количество указаний на то, что нейтрино все-таки обладают массой. Поэтому Стандартная Модель должна быть подкорректирована.

Огромное число электронных нейтрино порождается ядерными реакциями на Солнце, а нейтрино всех трех сортов образуются при взрывах сверхновых. Тем не менее, обнаружить нейтрино чрезвычайно трудно, поскольку они электрически нейтральны и взаимодействуют с веществом только при помощи слабых взаимодействий.


Кривые показывают лучшие фиты для моделей осцилляций, распадов и декогеренции с учетом изменения во времени потока нейтрино от каждого из реакторов и эффективности детектора. Экспериментальные точки и модельные расчеты нормированы условием, как будто весь поток антинейтрино создается одним единственным реактором, находящимся в 180 км. от установки.

Антинейтрино - это античастицы, соответствующие нейтрино. Они могут рождаться в реакциях деления на атомных электростанциях. KamLAND (the Kamioka Liquid scintillator Neutrino Detector) чувствителен только к электронным антинейтрино. Предыдущие измерения установки KamLAND показали, что в рабочем объеме детектора обнаруживается меньше электронных антинейтрино, чем в случае, если антинейтрино не испытывают осцилляций.

В данной работе ученые коллаборации KamLAND построили распределение по числу зарегистрированных нейтрино как функцию отношения E/L, где L-расстояние, которое проходит антинейтрино от реактора до детектора, E-энергия нейтрино, измеренная в детекторе. По словам Стюарта Фридмана (Stuart Freedman), который является руководителем американской группы в коллаборации KamLAND, отношение E/L может рассматриваться как величина, пропорциональная времени в системе покоя антинейтрино.


На рисунке представлен энергетический спектр, измеренный на установке KamLAND. Наблюдаемый спектр не согласуется со спектром, который бы ожидался в отсутствии нейтринных осцилляций на 99,6% уровне достоверности. Он более близок к спектру, который учитывает эффекты нейтринных осцилляций. Это является сильным аргументом в пользу нейтринных осцилляций.

Колебания кривых на графиках указывают на то, что антинейтрино исчезают и возникают снова. Кроме того, форма кривых совместима с гипотезой нейтринных осцилляций, не совместима с гипотезой о полном отсутствии осцилляций и двумя другими моделями, которые пытаются объяснить исчезновение нейтрино (см. рисунки).

Эти результаты подтверждают более ранние работы, которые были выполнены на установках SNO (Sudbury Neutrino Observatory) в Канаде и Super-KamiokaNDE в Японии и в которых были найдены весомые свидетельства в пользу нейтринных осцилляций. "Сейчас фактически происходит переход от эпохи, в которую мы качественно исследовали нейтринные осцилляции к эпохе, в которую мы можем детально измерить параметры нейтринных осцилляций," - сказал в интервью корреспонденту журнала "PhysicsWeb" С.Фридман: "Это важно, потому что в свете новых данных Стандартная Модель должна быть скорректирована".

Перевод Н.Никитина

На фотографии в начале статьи дан общий вид 13-ти метровой сферы установки KamLAND. Сфера заполнена жидким синцилятором, в котором происходит детектирование нейтрино.

17.11.2004
23:14

16.11.2004
20:15

21.10.2004
21:13

12.10.2004
21:06

04.10.2004
14:59

03.06.2004
21:45

03.06.2004
20:33

03.06.2004
17:44

08.04.2004
20:54

02.02.2004
14:37

22.12.2003
15:58

03.11.2003
16:11

CERN подтвердил, что LHC начнет работу в 2007 году

12.09.2003
14:24

26.08.2003
22:29

08.07.2003
00:57

07.05.2003
21:09

19.04.2003
13:06