OPERA ( Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus ) är ett experiment för att studera neutrinoscillationer . Det syftar till att bevisa hypotesen om omvandlingen av vissa typer av neutriner (elektroniska, muon och tau neutriner) till andra. 2010 , som en del av experimentet, erhölls direkta bevis för att muonneutriner kan förvandlas till tau-neutriner [1] .
Experimentet använder en muon-neutrinostråle som genereras av CERN Proton Super Synchrotron (SPS) i Genève och skickas till Gran Sasso Underground Laboratory (LNGS), där OPERA-detektorn finns, som används främst för att detektera tau-neutriner som härrör från muon-neutrino. svängningar. Vägen på 732 kilometer från CERN till Gran Sasso-laboratoriet tar partiklar 3 millisekunder. Detektorn för OPERA-projektet består av cirka 150 tusen element (de så kallade "tegelstenarna" (tegelstenar)) med en totalvikt på 1300 ton: blyplattor interfolierade med en emulsionsfilm som väger 8,3 kg vardera [2]. Utöver dem är enheten utrustad med elektroniska detektorer och annan stödjande infrastruktur. Dess konstruktion började 2003 och slutfördes våren och sommaren 2008 . Experimentet är för närvarande i sin aktiva fas.
Ungefär 200 fysiker från 36 institut och 13 länder, inklusive Ryssland [3] , deltar i OPERA-projektet .
Den 22 september 2011 dök ett förtryck av en artikel upp i arkivet för elektroniska förtryck, där författarna analyserar de möjliga orsakerna som leder till neutrinernas superluminala hastighet från källan till detektorn [4] [5] . Det finns ingen entydig tolkning av de erhållna resultaten.
Senare[ när? ] experimentet upprepades av samma projekt på samma anläggning med en modifierad teknik: neutrinos sändes i korta pulser på 3 ns varaktighet med ett intervall på 524 ns, vilket resulterade i att 20 neutrinos detekterades tillförlitligt. Mätningen av deras hastighet bekräftade de initiala antagandena om deras rörelse med superluminal hastighet [6] [7] .
I februari 2012 var det möjligt att identifiera några påstådda hårdvarufel i driften av den använda OPERA neutrinodetektorn. Detta klargjorde dock inte helt situationen, eftersom dessa fel kunde ha motsatt effekt på mätningen av neutrinohastigheten, och deras exakta värde fastställdes inte. Den första möjliga felkällan, oscillatorn som används för att erhålla tidsstämpeln för synkronisering med GPS, kan leda till en överskattning av neutrinoflygtiden. Den andra är en fiberoptisk kabelkontakt som överför GPS-signalen till OPERA-klockan. Dess felaktiga funktion kan leda till en underskattning av neutrinoflygtiden. [8] [9]
Upprepade experiment utfördes som en del av ICARUS-experimentet. Denna neutrinodetektor är också placerad vid Gran Sasso-laboratoriet och kan även fånga upp partiklar som skickas från CERN. Resultaten av experiment med korta partikelstrålar vid ICARUS visade att neutrinerna nådde detektorn i exakt enlighet med teorin, det vill säga att de inte färdades snabbare än ljus i vakuum.
I maj 2012 genomförde OPERA en serie kontrollexperiment och kom till slutsatsen att en teknisk defekt var orsaken till den felaktiga slutsatsen om superluminal hastighet. Den optiska kabelkontakten var inte helt fixerad, vilket ledde till att den optiska signalen dämpades och en betydande ökning av fördröjningen i den elektriska kretsen för att detektera ESAT PPmS-klockpulsen när den överfördes från GPS:en till OPERA-masterklockan [10 ] [11] [12] [13] .
| Experiment och detektorer i neutrinofysik | |
|---|---|
| Upptäckter |
|
| Drift | |
| Under konstruktion |
|
| Stängd |
|
| Föreslog |
|
| Inställt |
|
