Эксперимент ИКАРУС

ICARUS ( I maging C osmic And R are Underground S ignals ) — физический эксперимент , направленный на изучение нейтрино . Он располагался в Национальной лаборатории Гран-Сассо (LNGS), где начал работу в 2010 году. После завершения работы там он был отремонтирован в ЦЕРНе для повторного использования в Фермилабе в том же пучке нейтрино, что и эксперименты MiniBooNE , MicroBooNE и Short Baseline Near Detector (SBND). [1] Затем детектор ICARUS был разобран для транспортировки и собран заново в Фермилабе, где, как ожидается, сбор данных начнется осенью 2021 года.

Программа ICARUS была инициирована Карло Руббиа в 1977 году, который предложил новый тип детектора нейтрино . [2] Они называются жидкоаргоновыми проекционными камерами времени (LAr-TPC), которые должны сочетать в себе преимущества пузырьковых камер и электронных детекторов, развивая предыдущие детекторы. [3] Они обнаруживают нейтрино посредством реакции: [4]

40 А г + ν → 40 К + е − {\displaystyle {}^{40}Ar+\nu \rightarrow {}^{40}K+e^{-}\,}

(нейтрино соединяется с атомом аргона-40, образуя атом калия -40 и электрон.)

В ходе программы ICARUS были предложены такие детекторы значительной мощности. После первых запусков в Павии в 2001 году детектор ICARUS T600 в Гран-Сассо , заполненный 760 тоннами жидкого аргона , начал работу в 2010 году. Для изучения нейтринных осцилляций и различных фундаментальных тем современной физики были обнаружены нейтрино астрономических или солнечных источников, а также пучок нейтрино ЦЕРН в Гран-Сассо (CNGS), произведенный на расстоянии 730 км суперпротонным синхротроном из ЦЕРНа .

Нейтрино CNGS также изучаются в эксперименте OPERA , поэтому эти эксперименты также называются CNGS1 (OPERA) и CNGS2 (ICARUS). [5]

Измерения CNGS также стали важными, когда группа OPERA объявила в сентябре и ноябре 2011 года, что они измерили сверхсветовые нейтрино (см. аномалию нейтрино, движущегося быстрее света ). Вскоре после этого коллаборация ICARUS опубликовала статью, в которой они утверждали, что распределение энергии нейтрино несовместимо со сверхсветовыми частицами. Этот вывод был основан на теории Коэна и Шелдона Глэшоу . [6] В марте 2012 года они опубликовали прямое измерение скорости нейтрино, основанное на семи событиях нейтрино. Результат согласовался со скоростью света и, следовательно, со специальной теорией относительности, и противоречил результату OPERA. [5] В августе 2012 года было опубликовано еще одно измерение скорости нейтрино, основанное на 25 событиях нейтрино, с повышенной точностью и статистикой, снова в соответствии со скоростью света. [7] (См . измерения скорости нейтрино .)

Детектор ICARUS переехал в Fermilab в июле 2017 года для нового эксперимента с нейтрино. [8] [9] В феврале 2020 года ученые Fermilab начали охлаждение ICARUS и заполнение его 760 тоннами жидкого аргона . Ученые надеются провести первые измерения с отремонтированным ICARUS позднее в 2020 году. [10] В мае 2021 года Fermilab объявила, что ICARUS начнет сбор данных осенью 2021 года. [11]

Ссылки

  1. ^ Джепсен, Кэтрин (22 апреля 2015 г.). «Итальянский нейтринный эксперимент переместится в США». Журнал Symmetry Magazine . Получено 08.05.2015 .
  2. ^ Руббиа, К. (16 мая 1977 г.). «Жидкоаргоновая камера проекции времени: новая концепция для детектора нейтрино» (PDF) . ЦЕРН. CERN-EP/77-08.
  3. ^ Cerri, Claudio; Sergiampietri, Franco (март 1977). «Испытание жидкого аргонового калориметра с очень тонкой выборкой». Nuclear Instruments and Methods . 141 (2): 207–218. Bibcode : 1977NucIM.141..207C. doi : 10.1016/0029-554X(77)90769-8.
  4. ^ ICARUS-Collaboration (2011). "Подземная эксплуатация ICARUS T600 LAr-TPC: первые результаты". Journal of Instrumentation . 6 (7): 7011. arXiv : 1106.0975 . Bibcode : 2011JInst...6.7011R. doi : 10.1088/1748-0221/6/07/P07011. S2CID  53398494.
  5. ^ ab ICARUS Collaboration (2012). «Измерение скорости нейтрино с помощью детектора ICARUS на пучке CNGS». Physics Letters B . 713 (1): 17–22. arXiv : 1203.3433 . Bibcode :2012PhLB..713...17A. doi :10.1016/j.physletb.2012.05.033. S2CID  55397067.
  6. ^ Сотрудничество ICARUS (2012). «Поиск аналога черенковского излучения с помощью нейтрино высокой энергии на сверхсветовых скоростях в ICARUS». Physics Letters B . 711 (3–4): 270–275. arXiv : 1110.3763 ​​. Bibcode :2012PhLB..711..270I. doi :10.1016/j.physletb.2012.04.014. S2CID  118357662.
  7. ^ Сотрудничество ICARUS (2012). "Точное измерение скорости нейтрино с помощью детектора ICARUS в пучке CNGS". Журнал физики высоких энергий . 2012 (11): 49. arXiv : 1208.2629 . Bibcode : 2012JHEP...11..049A. doi : 10.1007/JHEP11(2012)049. S2CID  51160473.
  8. ^ "Fermilab | Newsroom | Press Releases | 22 апреля 2015 г.: Нейтринный эксперимент ICARUS переносится в Fermilab". www.fnal.gov . 22 апреля 2015 г. Получено 11 августа 2015 г.
  9. ^ "ICARUS прибывает в Fermilab | Новости". news.fnal.gov . 31 июля 2017 г.
  10. ^ Штеффель, Кэтрин Н. (2 марта 2020 г.). «ИКАР готовится преследовать четвертое нейтрино». symmetrymagazine.org . Получено 3 марта 2020 г. .
  11. ^ Барбу, Брианна (20 мая 2021 г.). «ICARUS готовится к полету». Fermilab . Получено 23 сентября 2021 г.
  • Веб-страница ICARUS Архивировано 07.03.2012 на Wayback Machine
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ICARUS_experiment&oldid=1252351414"