Um grande avanço na física de partículas foi alcançado no Large Hadron Collider (LHC).

filtro de primeira vez neutrinos Eles foram descobertos, não apenas no LHC, mas no Que Particle Collider.

As seis interações de neutrinos, descobertas com o Detector FASERnu Sub-Nutrino, não apenas comprovam a viabilidade da tecnologia, mas abrem um novo caminho para o estudo dessas misteriosas partículas, especialmente em altas energias.

“Antes deste projeto, não havia sinal de neutrinos no colisor de partículas”, disse ele. O físico Jonathan Feng disse: da University of California, Irvine, co-presidente da FASER Collaboration.

“Esta importante descoberta é um passo em direção ao desenvolvimento de uma compreensão mais profunda dessas partículas indescritíveis e do papel que desempenham no universo.”

Na verdade, os neutrinos são encontrados em todos os lugares. É uma das partículas subatômicas mais abundantes do universo. Mas ele não carrega nenhuma carga e tem massa quase zero; portanto, embora flua pelo universo quase à velocidade da luz, quase não interage com ele. Bilhões de coisas estão fluindo através de você agora. Para o neutrino, o resto do universo é essencialmente imaterial; Por esta razão, também são conhecidas como partículas fantasmas.

Embora raramente interajam, isso nunca é o mesmo. Detectores como cubo de gelo na Antártica, Super Kamiokande no Japão e mini pong No Fermilab, em Illinois, ele usou matrizes fotodetectoras sensíveis projetadas para capturar as chuvas de luz que aparecem quando os neutrinos interagem com outras partículas em um ambiente completamente escuro, por exemplo.

Mas, por muito tempo, os cientistas também quiseram estudar neutrinos produzidos em colisões de partículas. Isso porque os neutrinos do Collider, que surgem principalmente da decomposição dos hádrons, são produzidos com energias muito altas, que não são bem estudadas. A detecção de neutrinos do colisor fornece acesso a energias e tipos de neutrinos raramente vistos em outros lugares.

FASERnu é o que é conhecido como um arquivo Reagente emulsificante. Placas de chumbo e tungstênio se alternam com camadas de emulsão: durante experimentos de partículas no LHC, os neutrinos podem colidir com núcleos em placas de chumbo e tungstênio, resultando em partículas que deixam rastros nas camadas da emulsão, assim como a radiação ionizante faz caminhos em uma sala de nuvem.

As pinturas precisam ser reveladas como um filme fotográfico. Então, os físicos poderiam analisar as trajetórias das partículas para ver o que as produziu; Quer se trate de um neutrino, qual é o “sabor” ou tipo de neutrino. Existem três sabores de neutrinos – elétron, múon e tau – assim como seus equivalentes antineutrino.

Na execução experimental do FASERnu realizada em 2018, seis interações de neutrinos candidatos foram registradas nas camadas de emulsão. Isso pode não parecer muito, considerando o número de partículas que são produzidas durante a operação no Grande Colisor de Hádrons, mas deu à colaboração duas informações importantes.

“Primeiro, verifique se a posição à frente do ponto de interação ATLAS no LHC é o local correto para detectar neutrinos do colisor,” Feng disse. “Em segundo lugar, nossos esforços demonstraram a eficácia do uso de um detector de emulsão para monitorar esses tipos de interações de neutrino.”

O detector experimental era um dispositivo relativamente pequeno, com cerca de 29 kg (64 lb). A equipe está trabalhando atualmente na versão completa, de aproximadamente 1.100 kg (mais de 2.400 libras). Este instrumento seria significativamente mais sensível e permitiria aos pesquisadores diferenciar os sabores dos neutrinos de seus antineutrinos.

Eles preveem que o terceiro ciclo de observação do LHC produzirá 200 bilhões de neutrinos de elétrons, 6 trilhões de neutrinos de múons, 9 bilhões de neutrinos de tau e seus antineutrinos. Como detectamos apenas cerca de 10 neutrinos de tau, no total, até agora, isso seria um grande problema.

A cooperativa também busca presas mais evasivas. Eles têm grandes esperanças de revelar fótons escuros, que atualmente é hipotético, mas pode ajudar a revelar a natureza do matéria escuraA massa misteriosa e indetectável que constitui a maior parte da matéria do universo.

Mas as descobertas de neutrinos, por si só, são um passo em frente muito empolgante para nossa compreensão dos componentes fundamentais do universo.

“Dada a potência de nosso novo detector e sua localização principal no CERN, esperamos ser capazes de registrar mais de 10.000 interações de neutrinos na próxima rodada do LHC, começando em 2022,” O físico e astrônomo David Kasper disse: da Universidade da Califórnia, Irvine, co-presidente do Projeto FASER.

“Vamos descobrir os neutrinos de mais alta energia que foram produzidos a partir de uma fonte feita pelo homem.”

A pesquisa da equipe foi publicada em revisão física d.