Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Fermilab-тағы эксперимент
Experiment at Fermilab
the Fermilab experiment
DONUT (Direct observation of the nu tau, E872) – Fermilab-та тау нейтриносының өзара әрекеттесуін тікелей байқауға арналған эксперимент болды. Детектор 1997 жылдың жазында бірнеше ай бойы жұмыс істеді және тау нейтриносын табысты анықтады. Бұл Стандартты модельде болжанған соңғы лептоның бар екенін растады. Эксперименттен алынған деректер тау нейтриносының магниттік моментіне жоғарғы шек қою және оның өзара әсерлесу қимасын өлшеу үшін де пайдаланылды.
DONUT (Direct observation of the nu tau, E872) was an experiment at Fermilab dedicated to the search for tau neutrino interactions. The detector operated during a few months in the summer of 1997, and successfully detected the tau neutrino. It confirmed the existence of the last lepton predicted by the Standard Model. The data from the experiment was also used to put an upper limit on the tau neutrino magnetic moment and measure its interaction cross section.
Принцип
DONUT-та Теватронмен үдетілген протондар шармалы мезондардың ыдырауы арқылы тау нейтриноларын жасау үшін қолданылды. Магниттер мен массивті материалдардың (көбінесе темір мен бетон) жүйесі арқылы барынша көп қажетсіз фондық бөлшектерді жойғаннан кейін, сәуле ядролық эмульсияның бірнеше қабаттарынан өтті. Өте сирек жағдайларда нейтринолардың бірі детекторда өзара әрекеттесіп, эмульсияда көрінетін іздер қалдыратын және сцинтилляторлар мен дрейфтік камералар жүйесімен электрондық түрде тіркелетін электр зарядталған бөлшектерді тудыратын. Электрондық мәліметтерді пайдалану арқылы нейтриноның болуға мүмкіндігі бар өзара әрекеттесулері анықталып, одан әрі талдау үшін іріктелді. Бұл эмульсия қабаттарын фотоға түсіруді білдірді, сонда олар арқылы өткен бөлшектердің қалдырған іздері кішкентай қара нүктелер түрінде көрінетін. Осы нүктелерді келесі қабаттарда жалғастыру арқылы әр бөлшектің қозғалған жолы қалпына келтіріліп, ықтимал нейтрино өзара әрекеттесулері анықталды. Нейтрино өзара әрекеттесулерінің ерекшелігі – бірнеше іздер кездейсоқ пайда болып, оларға ешқандай бастапқы іздер жететін жоқ. Тау нейтриносы бірнеше миллиметрден кейін "қисайған" іздердің бірі арқылы анықталды, бұл тау лептонының ыдырауын көрсетеді.
In DONUT, protons accelerated by the Tevatron were used to produce tau neutrinos via decay of charmed mesons. After eliminating as many unwanted background particles as possible by a system of magnets and bulk matter (mostly iron and concrete), the beam passed through several sheets of nuclear emulsion. In very rare cases one of the neutrinos would interact in the detector, producing electrically charged particles which left visible tracks in the emulsion and could be electronically registered by a system of scintillators and drift chambers. Using the electronic information, possible neutrino interactions were identified and selected for further analysis. This meant photographically developing the emulsion sheets so any traces left by particles passing through them would show up as a small black dot. By connecting these dots across subsequent sheets, the path that each particle had taken was reconstructed and likely neutrino interactions identified. The characteristic properties of neutrino interactions were that several tracks suddenly appeared without any leading up to them. The tau neutrino was identified by one of those tracks showing a "kink" after a few millimeters, indicating decay of a tau lepton.
Нәтиже
2000 жылдың шілдесінде DONUT ынтымақтастығы тау-нейтриноларының өзара әрекеттесуін алғаш рет тікелей байқағанын хабарлады. Бұл нәтиже тек төрт жағдайға негізделген, бірақ сигнал күтілген фоннан (0,34±0,05 жағдай) едәуір жоғары болды және p-мәні 4×10 шамасында, 3,5 сигмаға жуық. Бұл дәлелдеудің қалыпты стандартынан төмен болғанымен, бөлшектің болуы күтілгендіктен, көбінесе қабылданды. 2008 жылғы соңғы есепте 578 нейтрино жағдайының барлық үлгісінен 9 тау-нейтрино жағдайы тіркелді. Бұл жағдайдың маңыздылығы тау-нейтриносының Хиггс бозонынан басқа, Стандартты модельдегі тікелей байқалмаған жалғыз бөлшек болып келгенінде. Нәтижеден өзге, DONUT жоғары энергиялы нейтриноларды анықтаудың жаңа әдістерін, атап айтқанда, ядролық эмульсия парақтары мен темір қабаттарынан құралған эмульсиялық бұлт камерасын сынап, растауға мүмкіндік берді, бұл өзара әрекеттесулердің санын арттырды.
In July 2000, the DONUT collaboration announced the first observation of tau neutrino interactions. This result was based on only four events, but the signal was far in excess of the expected background (0.34±0.05 events), and has a p value of 4×10, around 3.5 sigma. This falls below the normal standard of proof, but was generally accepted because the particle was expected to be there. The final report of 2008 identifies 9 tau neutrino events from a total sample of 578 neutrino events. Its significance lies in the fact that the tau neutrino had so far remained the only particle of the Standard Model that had not been directly observed except for the Higgs boson. Other than the result itself, DONUT also allowed validation of new techniques for high energy neutrino detection, notably the Emulsion Cloud Chamber, in which nuclear emulsion sheets are interspersed with layers of iron, leading to an increase in the number of interactions.