MINOS ( Main injector neutrino oscillation search ) är ett partikelfysikexperiment utformat för att studera fenomenet neutrinoscillationer, som först upptäcktes i Super-Kamiokande (Super-K) experimentet 1998. Neutrinos producerade av NuMI ("neutrinos från huvudinjektorn") vid Fermilab nära Chicago observeras sedan av två detektorer, en placerad mycket nära där neutrinostrålen produceras ("Near Detector"), och en annan mycket större detektor belägen 735 km i norra Minnesota ("fjärrdetektor").
MINOS-experimentet började detektera neutriner från NuMI-strålen i februari 2005. Den 30 mars 2006 meddelade MINOS-samarbetet att en analys av de ursprungliga data som samlades in 2005 överensstämmer med neutrinoscillationer med svängningsparametrar som överensstämmer med super-K-mätningar [1] . MINOS tog emot de sista neutrinerna från Numi-strålelinjen vid midnatt den 30 april 2012. [2] [3] . Den uppgraderades sedan till MINOS+, som började ta emot data 2013. Experimentet stoppades den 29 juni 2016 och den bortre detektorn demonterades och togs bort.
Det finns två detektorer i experimentet.
Båda MINOS-detektorerna är stålscintillatorprovtagningskalorimetrar , gjorda av alternerande plan av magnetiserat stål och plastscintillatorer . Magnetfältet används för att avleda banorna för myoner som bildas under interaktionen av myonneutriner med ett mål, vilket gör det möjligt att skilja interaktioner med neutriner från interaktioner med antineutriner. Denna funktion hos MINOS-detektorer gör att MINOS kan söka efter CPT-överträdelser med atmosfäriska neutriner och antineutrinos.
NuMI använder en 120-GeV huvudinjektor för att producera en neutrinostråle , och protonpulserna träffar ett vattenkylt grafitmål . Under interaktionen mellan protoner och målmaterialet bildas pioner och kaoner , som fokuseras av kontrollsystemets magnetfält. Efterföljande sönderfall av pioner och kaoner genererar en neutrinostråle . De flesta är muoniska neutriner, med liten elektronneutrinokontamination . Neutrinointeraktioner i närdetektorn används för att mäta det initiala neutrinoflödet och energispektrumet. Den överväldigande majoriteten av neutriner, som inte interagerar med materia på grund av den svaga interaktionen, passerar genom Nära-detektorn och 734 km stenar, sedan genom den bortre detektorn och ut i rymden. På vägen till Sudan förvandlas cirka 20 % av muonneutrinerna till andra typer under svängningar .
MINOS mäter skillnaden i neutrinostrålesammansättning och energifördelning i när- och fjärrdetektorer för att ge exakta mätningar av den kvadratiska neutrinomassaskillnaden och blandningsvinkeln . Dessutom letar MINOS efter förekomsten av elektronneutrino i den bortre detektorn och kommer antingen att mäta eller sätta en gräns för sannolikheten för muonneutrinosvängningar till elektronneutrino.
Den 29 juli 2006 publicerade Minos Collaboration en artikel där de presenterade sina initiala mätningar av oscillationsparametrarna som erhållits från försvinnandet av muonneutriner. De är : Δm2
23= 2,74+0,44
−−0,26 × 10 −3 eV 2 /c 4 och sin 2 (2 8 23 ) > 0,87 (68 % konfidensnivå ). [6] [7]
2008 publicerade MINOS ett annat resultat med mer än dubbelt så mycket tidigare data (3,36×10 20 protonkollisioner på målet; inklusive den första datamängden). Detta är den mest exakta mätningen av Δ m 2 . Resultat : ∆m2
23= 2,43+0,13
−−0,13 × 10 −3 eV 2 /c 4 och sin 2 (2 8 23 ) > 0,90 (90 % konfidensnivå ). [åtta]
Under 2011 uppdaterades ovanstående resultat igen med mer än 2x datasampling (7,25 x 10 20 protonexponering per mål) och förbättrad analysmetod. Resultat : ∆m2
23= 2,32+0,12
−−0,08 × 10 −3 eV 2 /c 4 och sin 2 2 8 23 ) > 0,90 (90 % konfidensnivå ). [9]
Under 2010 och 2011 rapporterade MINOS resultat att det finns en skillnad i utrotning, och därmed massor, mellan antineutriner och neutriner, vilket skulle bryta CPT-symmetri . [10] [11] [12] Men efter att ytterligare data utvärderats 2012 rapporterade MINOS att detta gap hade minskat och att det inte längre fanns något överskott. [13] [14]
Resultaten av kosmiska strålningsmätningar med MINOS Far Detector har visat att det finns en stark korrelation mellan de uppmätta högenergistrålarna och temperaturen i stratosfären . Det har för första gången visats att dygnsfluktuationer av sekundära kosmiska strålar från en underjordisk myondetektor är förknippad med meteorologiska fenomen i planetarisk skala i stratosfären, såsom plötslig uppvärmning av stratosfären [15] , såväl som årstidsbyten. [16] MINOS fjärrdetektor kan också observera minskningen av kosmiska strålar orsakade av solen och månen . [17]
Under 2007, under ett experiment med Minos-detektorer, visade sig rörelsehastigheten för 3 neutrinos vara 1,000051 ± (29) vid 68 % konfidenssannolikhet och med 99 % konfidenssannolikhet i intervallet mellan 0,999976 c och 1,00126 c 1,00026 c . Det centrala värdet låg över ljusets hastighet; osäkerheten var dock tillräckligt stor för att resultatet inte heller uteslöt hastigheter mindre än eller lika med ljus vid denna höga konfidensnivå. [18] [19]
Efter att detektorerna för projektet uppgraderades 2012, korrigerade MINOS deras initiala resultat och fann överensstämmelse med ljusets hastighet, med en skillnad i ankomsttider på -0,0006% (±0,0012%) mellan neutriner och ljus. Ytterligare mätningar kommer att göras. [tjugo]
| Experiment och detektorer i neutrinofysik | |
|---|---|
| Upptäckter |
|
| Drift | |
| Under konstruktion |
|
| Stängd |
|
| Föreslog |
|
| Inställt |
|
