Ve Velkém hadronovém urychlovači byly poprvé zjištěny „duchové částice“.

Fyzici poprvé objevili „duchové částice“ ve Velkém hadronovém urychlovači. Experiment nazvaný FASER zachytil výmluvné signály neutrin vznikajících při srážkách částic, což může vědcům pomoci lépe porozumět klíčové fyzice.

Neutrina jsou elementární částice, které jsou elektricky neutrální, extrémně lehké a zřídka interagují s částicemi hmoty. Díky tomu je obtížné je detekovat, i když jsou velmi běžné – ve skutečnosti právě teď vaším tělem proudí miliardy neutrin. Z tohoto důvodu jsou často popisovány jako částice duchů.

Neutrina vznikají ve hvězdách, supernovách, kvasarech. radioaktivním rozpadem a z kosmického záření interagujícího s atomy v zemské atmosféře. Dlouho se mělo za to, že by je měly vyrábět i urychlovače částic, jako je LHC, ale bez správných přístrojů by prostě zmizely nepozorovaně.

A nyní je ten „správný nástroj“ nainstalován a otestován. Během pilotního běhu experimentu nazvaného FASER, instalovaného v roce 2018, vědci zachytili šest interakcí neutrin.

„Před tímto projektem nebyly na urychlovači částic nikdy vidět žádné známky neutrin,“ říká Jonathan Feng, spoluautor studie popisující výsledky. „Tento významný průlom je krokem k hlubšímu pochopení těchto nepolapitelných částic a role, kterou hrají ve vesmíru.“

Přístroj FASER, který se nachází 480 m (1 575 stop) po linii od místa, kde dochází ke srážkám částic, funguje trochu jako filmová fotografie, říká tým. Detektor se skládá z desek z olova a wolframu, oddělených vrstvami emulze. Některá z neutrin narazí na jádra atomů v hustých kovech, což vytvoří další částice, které proudí emulzí. Stopy, které za sebou zanechávají, lze pak vidět, když se vrstvy emulze „vyvinou“ jako film. A je jisté, že v datech bylo spatřeno šest těchto značek.

„Po ověření účinnosti přístupu emulzního detektoru pro pozorování interakcí neutrin produkovaných na urychlovači částic nyní tým FASER připravuje novou sérii experimentů s úplným přístrojem, který je mnohem větší a výrazně citlivější,“ říká Feng.

Tato plná verze s názvem FASERnu bude vážit přes 1 090 kg (2 400 lb), ve srovnání s 29 kg (64 lb) pilota. Jeho zvýšená citlivost mu umožní nejen častěji detekovat neutrina, ale také rozlišovat mezi třemi různými „příchutěmi“, ve kterých přicházejí, a také mezi antineutrinami.

„Vzhledem k výkonu našeho nového detektoru a jeho prvotřídní poloze v CERNu očekáváme, že budeme schopni zaznamenat více než 10 000 neutrinových interakcí v příštím běhu LHC, počínaje rokem 2022,“ říká David Casper, spoluautor studie. . „Zjistíme neutrina s nejvyšší energií, která kdy byla vyrobena z lidského zdroje.“

Výzkum byl publikován v časopise Fyzický přehled D.

Zdroj: Kalifornská univerzita, Irvine