K2K эксперимент - K2K experiment

В K2K эксперимент (KEK к Камиока ) был нейтринный эксперимент который работал с июня 1999 года по ноябрь 2004 года. мюонные нейтрино от хорошо контролируемого и понятного луч чтобы проверить колебания ранее наблюдалось Супер-Камиоканде с помощью атмосферные нейтрино. Это было первое положительное измерение осцилляции нейтрино в котором и источник, и детектор полностью находились под контролем экспериментаторов.[1][2] Предыдущие эксперименты основывались на нейтрино от солнца или из космические источники. В ходе эксперимента были обнаружены параметры колебаний, которые соответствовали параметрам, измеренным Супер-Камиоканде.

Экспериментальная конструкция

K2K - это нейтринный эксперимент который направил луч из мюонные нейтрино (
ν
μ) от 12 ГэВ протон синхротрон на KEK, находится в Цукуба, Ибараки, в Обсерватория Камиока, находится в Камиока, Гифу, около 250 км.[3] Мюонные нейтрино прошли через земной шар, что позволило им колебаться (изменить) на другой ароматы из нейтрино, а именно в электронные нейтрино (
ν
е) и тау нейтрино (
ν
τ). K2K, однако, сосредоточен только на
ν
μ →
ν
τ колебания.[4]

Пучок протонов из синхротрона направлялся на алюминий цель, и в результате столкновения образовалось большое количество пионы. Затем эти пионы были сфокусированы в трубе распада длиной 200 м, где они разлагаться в мюоны и мюонные нейтрино.[3] Мюоны останавливались на конце трубы, оставляя пучок мюонных нейтрино. Точный состав пучка содержал более 97% мюонных нейтрино, а остальные 3% составляли электронные нейтрино (
ν
е), электронные антинейтрино (
ν
е) и мюонных антинейтрино (
ν
μ).[4]

После выхода из трубы нейтрино прошли 1 килотонну. воды Черенков детектор нейтрино («ближний детектор»), расположенный примерно в 300 м от алюминиевой мишени для определения пучок нейтрино характеристики. Этот 1-килотонный «ближний детектор» был уменьшенной версией 50-килотонного Супер-Камиоканде «дальний детектор», расположенный на Обсерватория Камиока, что позволило ученым устранить определенные систематические погрешности, которые могли бы присутствовать при использовании двух разных типов детекторов.[5] Эта конфигурация с двумя детекторами позволяла сравнивать нейтринный пучок на ближнем детекторе с нейтринным пучком на дальнем детекторе, чтобы определить, колебались ли нейтрино или нет.[6]

Сотрудничество

В коллаборации K2K участвовали около 130 физиков из 27 университетов и исследовательских институтов со всего мира, перечисленных ниже.[7] Полный список ученых и стран их происхождения доступен на сайте K2K сайт.

Полученные результаты

Окончательные результаты K2K показали, что при достоверности 99,9985% (4,3σ ) произошло исчезновение мюонных нейтрино. Подгоняя данные в рамках гипотезы колебаний, наиболее подходящий для квадрата разности масс мюонных нейтрино и тау-нейтрино составлял Δм2 = 2.8×10−3 эВ2.[4] Этот результат хорошо согласуется с предыдущим. Супер-Камиоканде результат,[8] а позже МИНОС результат.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Кажется, что синтетические нейтрино исчезают». ЦЕРН Курьер. 40 (7). 18 августа 2000 г.
  2. ^ Н. Носенго (2006). «Нейтрино произвели фурор в Италии». Природа. 443 (7108): 126. Bibcode:2006Натура.443..126Н. Дои:10.1038 / 443126a. PMID  16971911.
  3. ^ а б «Эксперимент по осцилляциям нейтрино с длинной базой, от KEK до Камиоки (K2K)». Организация по исследованию ускорителей высоких энергий. 13 июня 2002 г.. Получено 3 сентября 2010.
  4. ^ а б c М. Х. Ан; и другие. (K2K сотрудничество ) (2006). «Измерение колебаний нейтрино с помощью эксперимента K2K». Физический обзор D. 74 (7): 072003. arXiv:hep-ex / 0606032. Bibcode:2006ПхРвД..74г2003А. Дои:10.1103 / PhysRevD.74.072003.
  5. ^ «K2K: детектор ближнего боя». [Стоуни Брук Супер-Камиоканде / Группа K2K]. 19 июня 1999 г.. Получено 3 сентября 2010.
  6. ^ «K2K: Введение». [Стоуни Брук Супер-Камиоканде / Группа K2K]. 20 июня 1999 г.. Получено 3 сентября 2010.
  7. ^ "Институты-члены K2K". Организация по исследованию ускорителей высоких энергий. 20 января 2004 г.. Получено 3 сентября 2010.
  8. ^ Ю. Фукуда; и другие. (Совместная работа Super-K ) (1998). "Измерения потока солнечных нейтрино за первые 300 дней Супер-Камиоканде". Письма с физическими проверками. 81 (6): 1158–1162. arXiv:hep-ex / 9805021. Bibcode:1998ПхРвЛ..81.1158Ф. Дои:10.1103 / PhysRevLett.81.1158. и опечатка «Ошибка: измерения потока солнечных нейтрино за первые 300 дней Супер-Камиоканде». Письма с физическими проверками. 81 (19): 4279. 1998. Bibcode:1998ПхРвЛ..81.4279Ф. Дои:10.1103 / PhysRevLett.81.4279.
  9. ^ Д.Г. Майкл; и другие. (MINOS Сотрудничество ) (2006). «Наблюдение исчезновения мюонных нейтрино детекторами MINOS в нейтринном пучке NuMI». Письма с физическими проверками. 97 (19): 191801. arXiv:hep-ex / 0607088. Bibcode:2006ПхРвЛ..97с1801М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.97.191801. PMID  17155614.

внешняя ссылка