Кіріспе

Нейтрино фабрикасы – нейтринолардың қасиеттерін егжей-тегжейлі зерттеуге бағытталған ұсынылып отырған бөлшектерді үдету кешенінің бір түрі. Нейтринолар – өте әлсіз өзара әрекеттесетін, қалыпты материя арқылы мыңдаған шақырымға дейін түзу сызыппен өте алатын фундаменталды бөлшектер. Нейтринолардың бастауы – сақтау сақинасының түзу учаскелерінде үдетілген мюондардың ыдырауы. Бұл жобаларға байланысты техникалық мәселелер мюондық коллайдерлердегі мәселелерге ұқсас.

Функция

Нейтрино фабрикасы Жер бетіндегі бір жерде нейтриноның өте шоғырланған сәулесін жасап, оны төмен қарай, екі сәуле түрінде, жарыс трассасы пішіндес жер асты мюон сақтау сақинасынан әртүрлі бағытта жібереді, сәулелер басқа нүктелерде қайта пайда болғанға дейін. Мысалы, Ұлыбританиядағы кешеннен Жапонияға (Super Kamiokande қараңыз) және Италияға (LNGS) сәулелер жіберу мүмкін. Нейтриноның қасиеттері уақыт өте қалай өзгеретінін анықтау үшін қашықтағы орындарда зерттеледі. Бұл олардың массалары және әлсіз өзара әрекеттесу қасиеттері туралы мәліметтер береді. Қазіргі уақытта жоба тұжырымдық жобалау кезеңінде. 2007 жылы халықаралық "Алдын ала зерттеу" аяқталды, содан кейін халықаралық күш-жігер кейінірек әртүрлі эксперименттік тұжырымдамаларды шабыттандырған жобалық есепті дайындауға бағытталды. Бұл типтегі эксперименттер үшін көптеген жаңа технологиялар енгізілуде, соның ішінде пиондарды өндіру үшін сұйық металл ағындарының қолданылуы, қазіргі уақытта сынақтан өтуде, EMMA экспериментінде сынақтан өтіп жатқан Fixed Field Alternating Gradient (FFAG) үдеткіштері, және мюон сәулесінің таралуын азайту үшін аралық кезеңдерде сұйық сутегінің энергиясын азайту қуыстары.

Ғылыми мақсаттар

1990 жылға дейін нейтринолардың массасыз деп есептелгенімен, күн нейтриноларын (күннің ядросында туындайтындар) және басқаларын іздеу нәтижелері бұл болжаммен келіспейді, демек нейтриноның өте шағын массасы бар екенін көрсетеді (Күн нейтрино проблемасына қараңыз). Мюондық және электрондық нейтринолардың қарқынды сәулесін жасау арқылы бұл үдеткіштер нейтринолар мен олардың өзара әрекеттесуін зерттеуде маңызды прогреске мүмкіндік береді. Атап айтқанда, мынадай ғылыми мақсаттарды атауға болады:

Нейтрино осцилляциясы параметрлерін жоғары дәлдікпен зерттеу (әсіресе электрондық нейтриноларға қатысты). Бөлшектер физикасының Стандартты моделі болжағаннан тыс нейтрино өзара әрекеттесуін іздеу. Стерильді нейтринолар мен жеңіл қара материяны іздеу.

Халықаралық жобалау зерттеуі

Халықаралық жобалау зерттеуі 2012 жылға дейін нейтрино фабрикасының физикалық өнімділігін, жоспарын және құнын егжей-тегжейлі баяндайтын жобалау есебін дайындауды көздейді. Зерттеуге барлық аймақтардан алынған үлестер біріктіріліп, анықтамалық жобалау есебі ретінде жарияланады.

Ұлыбританиядағы нейтрино фабрикасы

Біріккен Корольдікте Нейтрино Фабрикасы тобы бар.

АҚШ-тың мюондық үдетуші бағдарламасы

2010 жылы Мюондық үдеулер бағдарламасы (MAP) Америка Құрама Штаттары Энергетика министрлігінің мюондық соққылағыштар мен нейтрино фабрикаларын зерттеуге берген қолдауын біріктірді. (Екі жоба да мюондарды өндіруді және оларды сақтау сақинасында ұстауды қамтиды, сондықтан олардың арасында үлкен байланыс болды.) Мюондық соққылағыш жобасы нейтрино фабрикасынан да әлдеқайда амбициялы. Мюондық соққылағышта мюондар өте жоғары энергиялы соққылағыш сақинасына жіберілетін болады, мақсаты – тіпті Үлкен адрондық соққылағыштан (LHC) (алғашқы соқтығысулар 2010 жылы өтті) немесе Сызықтық соққылағыш ынтымақтастығының (LCC) эксперименттерінен (2019 жылға дейін жоспары толыққанды емес) де жоғары энергия концентрациясына жету.

Еуропалық нейтрино тобы

CERN бірнеше жыл бұрын, LHC жобасына көшкенге дейін жобалық зерттеу жүргізді. Еуропадағы жұмыстар кездесулермен және халықаралық эксперименттер мен ынтымақтастыққа қатысу арқылы жалғасуда.

Жапондық дизайн

Бұл 1950 жылдардағы циклотрондардың элементтерін заманауи автоматтандырылған магниттік жобалау процестерімен және жаңа магниттік қорытпалы радиожиіліктік үдеткіштермен үйлестіретін, Fixed Field Alternating Gradient (FFAG) деп аталатын ерекше үдеткіштің негізінде құрылған. Оның басты артықшылығы – магниттік өрістердің өзгермейтін болуы және оларды сәулеге синхронды түрде келтіру қажеттігінің жоқтығы. Сәуленің энергиясы арта келе, ол табиғи түрде күшті өріс аймақтарына өтеді, бұл өте жылдам циклдік синхротрондарда кездесетін қиындықтарсыз өте жылдам үдетуге мүмкіндік береді.