На Большом адронном коллайдере впервые засекли нейтрино

Международная группа ученых впервые зафиксировала взаимодействие неуловимых частиц — нейтрино — на Большом адронном коллайдере.

Работа опубликована в журнале Physical Review D, коротко о ней рассказывают «Вести».

Физикам известны четыре фундаментальные взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Нейтрино — нейтральные частицы с полуцелым спином — очень широко распространены в нашей Вселенной, однако они участвуют лишь в слабом и гравитационном взаимодействиях, из-за чего их сложно обнаружить. Физики даже называют нейтрино призрачными частицами.

Нейтрино возникают в процессе ядерных реакций в звездах, а также образуются в сверхмассивных черных дырах. Эти частицы проходят огромные расстояния без каких-либо изменений и поэтому несут важную информацию о ранних стадиях существования Вселенной. Нейтринные обсерватории есть в Антарктиде и на Байкале.

Теоретически на Большом адронном коллайдере тоже должны возникать нейтрино, однако их не удавалось уловить. Новый эксперимент под названием FASER наконец позволил зафиксировать шесть взаимодействий нейтрино.

«До этого проекта на коллайдере никогда не наблюдалось никаких признаков нейтрино, — рассказали исследователи. — Этот значительный прорыв — шаг к более глубокому пониманию этих неуловимых частиц и той роли, которую они играют во Вселенной».

Детектор FASER расположен на 480 м ниже места столкновения частиц. Он состоит из свинцовых и вольфрамовых пластин, между которыми находится жидкая эмульсия. При ударе нейтрино по атомам металлов возникают новые частицы, проходящие через эмульсию. Следы таких взаимодействий отпечатываются на слоях эмульсии как на фотопленке.

Теперь FASER, доказавший свою эффективность, будет расширен и доработан так, чтобы не только фиксировать нейтринные взаимодействия, но и различать три разновидности нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино, а также фиксировать антинейтрино.