물리학자들은 LHC에서 처음으로 수수께끼의 ‘유령 입자’를 발견했습니다.

LHC(Large Hadron Collider)에서 입자 물리학의 획기적인 발전이 이루어졌습니다.

처음 필터 중성미자 그들은 LHC뿐만 아니라 어느 입자 충돌기.

FASERnu Sub-Nutrino Detector를 사용하여 발견된 6가지 중성미자의 상호작용은 이 기술의 실현 가능성을 증명할 뿐만 아니라 특히 고에너지에서 이러한 신비한 입자를 연구하기 위한 새로운 길을 열어줍니다.

“이 프로젝트 이전에는 입자 충돌기에서 중성미자의 흔적이 없었습니다.”라고 그는 말했습니다. 물리학자인 Jonathan Feng은 다음과 같이 말했습니다. FASER Collaboration의 공동 의장인 University of California, Irvine의 교수입니다.

“이 중요한 돌파구는 이러한 파악하기 어려운 입자와 우주에서 이들이 수행하는 역할에 대한 더 깊은 이해를 발전시키는 단계입니다.”

사실, 중성미자는 어디에서나 발견됩니다. 그것은 우주에서 가장 풍부한 아원자 입자 중 하나입니다. 그러나 전하를 띠지 않고 질량이 거의 0에 가깝기 때문에 거의 빛의 속도로 우주를 흐르고 있지만 거의 상호 작용하지 않습니다. 수십억 가지가 지금 당신을 통해 흐르고 있습니다. 중성미자의 경우 우주의 나머지 부분은 본질적으로 중요하지 않습니다. 이러한 이유로 유령 입자라고도 합니다.

그들은 거의 상호 작용하지 않지만 이것은 결코 동일하지 않습니다. 다음과 같은 감지기 아이스 큐브 남극에서, 슈퍼 카미오칸데 일본과 미니 탁구 일리노이주 페르미랩(Fermilab)에서 그는 예를 들어 완전히 어두운 환경에서 중성미자가 다른 입자와 상호작용할 때 나타나는 빛의 소나기를 포착하도록 설계된 민감한 광검출기 어레이를 사용했습니다.

그러나 오랫동안 과학자들은 입자 충돌에서 생성되는 중성미자도 연구하기를 원했습니다. 이는 주로 강입자의 붕괴로 인해 발생하는 충돌기 중성미자가 잘 연구되지 않은 매우 높은 에너지에서 생성되기 때문입니다. 충돌체 중성미자 탐지는 다른 곳에서는 거의 볼 수 없는 중성미자 에너지 및 유형에 대한 액세스를 제공합니다.

FASERnu는 파일로 알려진 것입니다. 유화제 시약. 납 및 텅스텐 판은 에멀젼 층과 교대로 사용됨: LHC에서 입자 실험 중에 중성미자는 납 및 텅스텐 판의 핵과 충돌하여 이온화 방사선이 경로를 만드는 방식과 마찬가지로 에멀젼 층에 흔적을 남기는 입자를 생성할 수 있습니다. NS 클라우드 룸.

그림은 사진 필름처럼 현상해야 합니다. 그런 다음 물리학자들은 입자의 궤적을 분석하여 입자를 생성한 원인을 확인할 수 있었습니다. 그것이 중성미자이든 중성미자의 “맛” 또는 유형은 무엇입니까? 중성미자에는 전자, 뮤온, 타우의 세 가지 맛과 그에 상응하는 반중성미자가 있습니다.

2018년에 수행된 FASERnu 실험에서 6개의 후보 중성미자 상호작용이 에멀젼 층에 기록되었습니다. 이것은 Large Hadron Collider에서 작동하는 동안 생성되는 입자의 수를 고려할 때 별 것 아닌 것처럼 들릴 수 있지만, 협업에 두 가지 중요한 정보를 제공했습니다.

“먼저, LHC에서 ATLAS 상호작용 지점의 전방 위치가 충돌체 중성미자를 감지하기 위한 정확한 위치인지 확인하십시오.” 펑이 말했다. “둘째, 우리의 노력은 이러한 유형의 중성미자 상호작용을 모니터링하기 위해 에멀젼 검출기를 사용하는 것의 효과를 입증했습니다.”

실험적 탐지기는 약 29kg(64lb)의 비교적 작은 장치였습니다. 팀은 현재 약 1,100kg(2,400파운드 이상)의 정식 버전을 작업 중입니다. 이 기구는 훨씬 더 민감할 것이며, 연구자들이 중성미자의 풍미를 반중성미자 대응물과 구별할 수 있게 해줄 것입니다.

그들은 세 번째 LHC 관측 주기가 2000억 개의 전자 중성미자, 6조 개의 뮤온 중성미자, 90억 개의 타우 중성미자 및 이들의 반중성미자를 생성할 것이라고 예측합니다. 지금까지 총 10개 정도의 타우 중성미자를 감지했기 때문에 이것은 꽤 큰 문제가 될 것입니다.

협동 조합은 또한 더 찾기 힘든 먹이를 찾습니다. 그들은 공개에 대한 높은 희망을 가지고 있습니다 어두운 광자, 현재 가설이지만, 암흑 물질우주에서 물질의 대부분을 구성하는 신비하고 감지할 수 없는 질량.

그러나 중성미자 발견만으로도 우주의 기본 구성 요소에 대한 이해를 위한 매우 흥미로운 진전이 있습니다.

“새로운 검출기의 성능과 CERN의 주요 위치를 고려할 때 2022년부터 시작되는 LHC의 다음 라운드에서 10,000개 이상의 중성미자 상호작용을 기록할 수 있을 것으로 기대합니다.” 물리학자이자 천문학자인 David Kasper는 다음과 같이 말했습니다. FASER 프로젝트의 공동 의장인 University of California, Irvine의 교수입니다.

“우리는 인공 소스에서 생성된 가장 높은 에너지의 중성미자를 발견할 것입니다.”

팀의 연구는 에 발표되었습니다. 물리적 검토 d.