WikiDer > СТЕРЕО эксперимент
В СТЕРЕО эксперимент (Ищи Steраздражать Reактер нейтрино Оscillations) исследует возможные колебание из нейтрино из ядерного реактора в легкий так называемый стерильные нейтрино. Он расположен в Institut Laue – Langevin (ILL) в Гренобле, Франция. Эксперимент начал работать и собирать данные в ноябре 2016 года.[1]
Детектор
Принцип измерения
Детектор STEREO размещается на расстоянии 10 м от исследовательского реактора на ILL. Исследовательский реактор имеет тепловую мощность 58 МВт. STEREO должен измерять поток и спектр нейтрино вблизи реактора.[1] Чтобы иметь возможность регистрировать нейтрино, излучаемые реактором, детектор заполняется 1800 литрами органической жидкости. сцинтиллятор который легирован гадолиний.[2] Внутри сцинтиллятора нейтрино улавливаются в процессе обратный бета-распад
В этом процессе позитрон производится. Когда позитрон движется через сцинтиллятор, возникает световой сигнал, который регистрируется 48 фотоумножители (ФЭУ) размещены в верхней части ячеек детектора.[3] Захват нейтрон который также возникает во время обратного бета-распада, дает второй сигнал совпадения.
Ожидаемое расстояние между максимумом и минимумом колебаний легких стерильных нейтрино составляет около 2 м. Чтобы увидеть колебания, детектор разделен на 6 отдельных ячеек детектора, каждая из которых измеряет энергетический спектр обнаруженных нейтрино. Сравнивая измеренные спектры, можно было обнаружить возможные колебания (см. Рисунок 2).
Эксперимент STEREO обнаруживает нейтрино в сутки.[4]
Детектор Экранирование
Нейтрино только взаимодействуют слабо. Следовательно, детекторы нейтрино, такие как STEREO, должны быть очень чувствительными и нуждаются в хорошей защите от дополнительных фоновых сигналов, чтобы иметь возможность точно обнаруживать нейтрино.[1]
Для достижения такой высокой чувствительности 6 внутренних ячеек детектора окружены жидким сцинтиллятором (без гадолиния), который действует как «гамма-ловушка», обнаруживая входящие и исходящие гамма-излучение. Это значительно увеличивает эффективность обнаружения, а также энергетическое разрешение детектора. А черенковский детектор заполненный водой, помещается наверху детектора для обнаружения космического мюоны которые производятся в атмосфере и в противном случае действовали бы как большой фоновый источник. Чтобы защитить детектор от радиоактивных источников, исходящих от окружающих экспериментов, он окружен и экранирован многими слоями (65 т), в основном из свинца и полиэтилена, а также железа, стали и других материалов. .
Мотивация
Хотя осцилляция нейтрино - это явление, которое довольно хорошо изучено сегодня, все еще есть некоторые экспериментальные наблюдения, которые ставят под сомнение полноту нашего понимания. Наиболее ярким из этих наблюдений является так называемая реакторная антинейтрино-аномалия (RAA) (см. Рисунок 3). В ряде экспериментов с реактором и нейтрино с короткой базой было измерено значительно более низкое значение анти-электронного нейтрино) потока по сравнению с теоретическими предсказаниями ( отклонение).[5]Дальнейшие экспериментальные аномалии - это неожиданное появление в краткосрочной перспективе -луч (аномалия LSND)[6] а также исчезновение на небольших расстояниях во время фазы калибровки ГАЛЛЕКС[7] и шалфей[8] эксперименты, известные как аномалия галлиевого нейтрино.
Эти аномалии могут означать, что наше понимание осцилляций нейтрино еще не завершено и что нейтрино осциллируют в другую четвертую разновидность нейтрино. Однако измерения ширина распада из Z-бозон на Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) исключают существование легкого 4-го «активного» (т.е. взаимодействующего посредством слабой силы) нейтрино.[9] Следовательно, осцилляция в дополнительные легкие «стерильные» нейтрино рассматривается как возможное объяснение наблюдаемых аномалий. Вдобавок стерильные нейтрино появляются во многих выдающихся расширениях Стандартная модель физики элементарных частиц как например в качели механизм типа 1.
Результаты (декабрь 2019 г.)
Первые результаты были опубликованы в 2018 году с использованием набора данных о 66-дневном включении реактора.[10] Большая часть пространства параметров, которые могут составлять RAA, была исключена с доверительной вероятностью 90%. Результаты, обновленные в декабре 2019 г., основаны на обнаружены нейтрино (объединенные фазы 1 и 2, 179 дней данных о включении реактора). Используя текущие данные, область исключения еще больше расширяется (см. Рисунок 4).[11]
внешняя ссылка
Рекомендации
- ^ а б c Allemandou, N .; и другие. (2018). «СТЕРЕО эксперимент». Журнал приборостроения. 13 (7): P07009. arXiv:1804.09052. Bibcode:2018JInst..13P7009A. Дои:10.1088 / 1748-0221 / 13/07 / P07009.
- ^ Бак, C .; Грамлих, Б .; Lindner, M .; Roca, C .; Шоппманн, С. (2019). «Производство и свойства жидких сцинтилляторов, использованных в нейтринном эксперименте на реакторе STEREO». Журнал приборостроения. 14 (1): P01027. arXiv:1812.02998. Bibcode:2019JInst..14P1027B. Дои:10.1088 / 1748-0221 / 14/01 / P01027.
- ^ Bourrion, O .; и другие. (2016). «Триггерная и считывающая электроника для эксперимента STEREO». Журнал приборостроения. 11 (2): C02078. arXiv:1510.08238. Дои:10.1088 / 1748-0221 / 11/02 / c02078.
- ^ Бернард, Лаура (2019). «Результаты эксперимента STEREO с данными о включении реактора за 119 дней». arXiv:1905.11896 [hep-ex].
- ^ Упоминание, G .; Fechner, M .; Lasserre, Th .; Мюллер, Т. А .; Lhuillier, D .; Cribier, M .; Летурно, А. (2011). «Реакторная антинейтринная аномалия». Физический обзор D. 83 (7): 073006. arXiv:1101.2755. Bibcode:2011ПхРвД..83г3006М. Дои:10.1103 / PhysRevD.83.073006.
- ^ Агилар, А .; и другие. (2001). "Свидетельства осцилляций нейтрино из наблюдения νе появление в νμ луч". Физический обзор D. 64 (11): 112007. arXiv:hep-ex / 0104049. Дои:10.1103 / PhysRevD.64.112007.
- ^ Джунти, Карло; Лаведер, Марко (2011). «Статистическая значимость галлиевой аномалии». Физический обзор C. 83 (6): 065504. arXiv:1006.3244. Bibcode:2011PhRvC..83f5504G. Дои:10.1103 / PhysRevC.83.065504.
- ^ Абдурашитов, Дж. Н .; и другие. (2006). "Измерение отклика эксперимента с Ga солнечными нейтрино на нейтрино от 37Источник Ar ». Физический обзор C. 73 (4): 045805. arXiv:nucl-ex / 0512041. Bibcode:2006PhRvC..73d5805A. Дои:10.1103 / PhysRevC.73.045805.
- ^ Allemandou, N .; и другие. (2006). «Прецизионные электрослабые измерения на Z-резонансе». Отчеты по физике. 427 (5–6): 257–454. arXiv:hep-ex / 0509008. Bibcode:2006ФР ... 427..257А. Дои:10.1016 / j.physrep.2005.12.006.
- ^ Алмазан, Елена; и другие. (2018). «Стерильные нейтринные ограничения из эксперимента STEREO с данными о включении реактора за 66 дней». arXiv:1806.02096 [hep-ex].
- ^ Алмазан, Елена; и другие. (2018). «Улучшенные ограничения для стерильных нейтрино из эксперимента STEREO с данными о включении реактора за 179 дней». arXiv:1912.06582 [hep-ex].