NOvA är ett experiment för att studera neutrinoscillationer [1] . Började arbeta 2014 [2] .
Som nu är känt sammanfaller inte neutriner med ett visst leptontal ( , , och ) med tillstånd med en viss massa ( , och ), utan är deras överlagring :
där är en enhetlig matris på 3 x 3. Om massorna av tillstånden , och är olika ( ), är neutrinerna , , och , som produceras, till exempel i kärnreaktioner, inte stationära tillstånd , utan lämnas till sig själva, med tiden förvandlas till vän och tillbaka. Detta fenomen, ur en matematisk synvinkel, liknar takterna i ett system av kopplade pendlar och är känt som neutrinoscillationer .
Transformationsmatrisen beror i allmänhet på fyra parametrar: tre Euler-vinklar och fas :
Fasojämlikhet noll eller innebär brott mot CP-invarians . En liknande parameter i kvarkblandningsmatrisen är ansvarig för CP-paritetsbrott i K-mesonförfall .
Värden och uppmätta i experiment med elektronneutriner: solenergi och reaktor .
Syftet med NOvA-experimentet är att mäta mängderna och . För detta observeras "försvinnandet" av myonneutrinon ( ) och dess omvandling till en elektronisk ( ), och liknande processer som involverar antineutrinos - .
Experimentet använder en stråle av muonneutriner NuMI, skapad av acceleratorn vid Fermilab , och två detektorer : en nära en på ett avstånd av 1 km från neutrinokällan och en långt bort på ett avstånd av 810 km, i Minnesota [3] .
Neutrinostrålen skapas enligt följande: protoner som accelereras till en energi av 120 GeV faller på ett grafitmål; därvid föds bland annat pioner och kaoner . De fokuseras med hjälp av ett magnetiskt fält av en speciell konfiguration, och när de sönderfaller produceras neutriner (antineutriner), främst myoner [4] . Enligt experimenterare är detta den mest kraftfulla neutrinostrålen i världen för tillfället (2018) [5] .
Fjärrdetektorn som väger 14 000 ton har måtten 15 x 15 x 60 m. Närdetektorn väger 300 ton och har måtten 4 x 4 x 15 m [6] . Enheten för båda detektorerna är densamma - de består av polyvinylkloridceller fyllda med en vätskescintillator , och ljuspulser från dem samlas upp av en speciell optisk fiber . Närdetektorn är placerad under jord på 100 m djup och den bortre på ytan [3] .
På grund av svängningar bör sammansättningen av partiklarna som registreras av den bortre detektorn skilja sig från sammansättningen av den ursprungliga strålen: det finns färre muonneutriner och elektronneutriner som inte fanns i den.
Från februari 2014 till februari 2017 utfördes experimentet med en neutrinostråle, från februari 2017 till idag med en antineutrinostråle. Under denna tid har statistik ackumulerats motsvarande 8,85 10 20 kollisioner av protoner med målet i det första läget och 6,91 10 20 i det andra läget (eftersom det är omöjligt att direkt mäta intensiteten hos neutrinostrålen, uppskattas det indirekt av antalet protoner i primärstrålen) [6] .
Under denna tid (med hänsyn till urvalet av händelser enligt olika kriterier, beskrivna i detalj i de ursprungliga artiklarna), registrerade fjärrdetektorn [5] :
En gemensam analys av data från neutrino- och antineutrinoregimerna indikerar [5] en direkt masshierarki ( ) på konfidensnivån , de mest sannolika värdena för fasen , blandningsvinkel och massskillnad .
Experiment och detektorer i neutrinofysik | |
---|---|
Upptäckter |
|
Drift | |
Under konstruktion |
|
Stängd |
|
Föreslog |
|
Inställt |
|