Фабрика нейтрино

Фабрика нейтрино — это тип предлагаемого комплекса ускорителей частиц , предназначенного для детального измерения свойств нейтрино , которые являются чрезвычайно слабо взаимодействующими фундаментальными частицами , способными перемещаться по прямой через обычную материю на тысячи километров. Источником нейтрино будет распад ускоренных мюонов в прямых секциях накопительного кольца. Технические проблемы, связанные с этими проектами, в целом аналогичны проблемам мюонного коллайдера .

Функция

Фабрика нейтрино создаст довольно сфокусированный пучок нейтрино в одном месте на Земле и выстрелит им вниз, вероятно, двумя пучками, испускаемыми в разных направлениях из подземного мюонного накопителя в форме гоночной трассы, пока пучки не выйдут на поверхность в других точках. Одним из примеров может быть комплекс в Великобритании, отправляющий пучки в Японию (см. Super-Kamiokande ) и Италию ( LNGS ). Свойства нейтрино будут изучаться на удаленных участках, чтобы определить, как нейтрино эволюционируют с течением времени. Это предоставит информацию об их массах и свойствах слабого взаимодействия . [1]

В настоящее время проект находится на стадии концептуального проектирования. Международное «Исследование по выбору» было завершено в 2007 году, и международные усилия продолжились с целью написания отчета по проекту [2], который вдохновил на различные более поздние экспериментальные концепции. [3] [4]

Для этого типа экспериментов разрабатываются многие новые технологии, включая использование струй жидкого металла в качестве мишени для производства пионов, что тестируется в «эксперименте MERIT». ЦЕРН ., использование ускорителей с фиксированным переменным градиентом поля (FFAG) , которые тестируются в эксперименте EMMA, и резонаторов снижения энергии жидкого водорода для уменьшения расходимости мюонного пучка на промежуточных этапах.

Научные цели

До 1990-х годов предполагалось, что нейтрино не имеют массы, однако экспериментальные результаты поисков солнечных нейтрино (которые образуются в ядре Солнца ) и других не согласуются с этим предположением и, таким образом, указывают на то, что нейтрино действительно имеют очень малую массу (см. Проблема солнечных нейтрино ).

Производя интенсивный пучок мюонных и электронных нейтрино , эти ускорители позволят достичь значительных успехов в изучении нейтрино и их взаимодействий. В частности, можно упомянуть следующие научные цели: [5]

  • Высокоточные исследования параметров нейтринных осцилляций (в частности, связанных с электронными нейтрино).

Связанные с этим проектные работы

Международное исследование дизайна

Международное проектное исследование стремится представить проектный отчет для Нейтринной фабрики, в котором будут подробно описаны физические характеристики, график и затраты к 2012 году. Исследование будет включать вклады всех регионов в объединенный референтный проектный отчет. [6]

Фабрика нейтрино в Великобритании

Существует группа «Фабрика нейтрино» в Соединенном Королевстве. [7] [8]

Программа США по ускорителю мюонов

В 2010 году Программа мюонного ускорителя (MAP) [9] объединила исследовательскую поддержку Министерства энергетики США для мюонных коллайдеров и нейтринных фабрик. (Оба проекта включают производство мюонов и удержание их в накопительном кольце, поэтому было много совпадений.) Проект мюонного коллайдера еще более амбициозен, чем нейтринная фабрика. В мюонном коллайдере мюоны будут помещены в очень высокоэнергетическое коллайдерное кольцо, нацеленное на достижение более высоких концентраций энергии, чем даже в Большом адронном коллайдере (LHC) (первые столкновения были произведены в 2010 году) или, возможно, даже в экспериментах Linear Collaboration Collider (LCC) (проект не завершен по состоянию на 2019 год.)

Европейская группа нейтрино

ЦЕРН провел проектное исследование несколько лет назад, прежде чем усилия были перенесены на LHC . Деятельность в Европе продолжается встречами и участием в международных экспериментах и ​​сотрудничестве.

японский дизайн

Это основано на необычном типе ускорителя, называемом Fixed Field Alternating Gradient (FFAG), который сочетает в себе элементы циклотронов 1950-х годов с современными автоматизированными процессами проектирования магнитов и новыми магнитными сплавами радиочастотных ускоряющих зазоров. Главное преимущество заключается в том, что магнитные поля фиксированы и не должны быть каким-либо образом синхронизированы с пучком, однако пучок естественным образом перемещается в области более высокого поля по мере увеличения его энергии, что позволяет очень быстро ускоряться без трудностей, характерных для очень быстроциклирующих синхротронов . [10] [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "FrontPage/GeneralInfo". IDS Wiki.
  2. ^ Choubey, S.; Gandhi, R.; Goswami, S.; Berg, JS; Fernow, R.; Gallardo, JC; Gupta, R.; Kirk, H.; Simos, N. (2011-10-01). Промежуточный отчет по проекту для международного исследования дизайна нейтринной фабрики (отчет). Национальная ускорительная лаборатория имени Ферми (FNAL), Батавия, Иллинойс (США).
  3. ^ Baussan, E.; Blennow, M.; Bogomilov, M.; Bouquerel, E.; Caretta, O.; Cederkäll, J.; Christiansen, P.; Coloma, P.; Cupial, P.; Danared, H.; Davenne, T.; Densham, C.; Dracos, M.; Ekelöf, T.; Eshraqi, M. (2014). "Эксперимент с очень интенсивным нейтринным супер-пучком для обнаружения нарушения лептонной CP-симметрии на основе европейского линейного ускорителя расщепления". Nuclear Physics B . 885 : 127– 149. arXiv : 1309.7022 . doi :10.1016/j.nuclphysb.2014.05.016. ISSN  0550-3213.
  4. ^ Делахай, Ж.-П.; Анкенбрандт, CM; Богач, SA; Хубер, П.; Кирк, Х.Г.; Нойффер, Д.; Палмер, Массачусетс; Райн, Р.; Снопок, П.В. (2018). «Концепция фабрики нейтрино с длинной базой NuMAX». Журнал приборостроения . 13 (06): Т06003. arXiv : 1803.07431 . дои : 10.1088/1748-0221/13/06/T06003. ISSN  1748-0221.
  5. ^ Богач, Алекс; Брдар, Ведран; Бросс, Алан; де Гувеа, Андре; Делахайе, Жан-Пьер; Хубер, Патрик; Хостерт, Матеус; Келли, Кевин Дж.; Лонг, Кен (15.03.2022). Физическое обоснование фабрики нейтрино (отчет). Национальная ускорительная лаборатория Ферми (FNAL), Батавия, Иллинойс (США); Брукхейвенская национальная лаборатория (BNL), Аптон, Нью-Йорк (США); Национальный ускорительный комплекс Томаса Джефферсона (TJNAF), Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния (США).
  6. ^ «Международное исследование дизайна».
  7. ^ "UK Neutrino Factory Homepage". Архивировано из оригинала 2005-03-25 . Получено 2005-05-27 .
  8. ^ «Проект распределенных вычислений MUON1 для проектных работ на устройстве в Великобритании».
  9. ^ "Программа ускорителя мюонов (MAP)". fnal.gov . Fermilab . 20 апреля 2018 г. Получено 14 мая 2019 г.
  10. ^ "Домашняя страница". Япония: Фиксированный ускоритель переменного градиента поля. Архивировано из оригинала 2005-04-15 . Получено 2005-05-27 .
  11. ^ «Исследования нейтрино в KEK». Цукуба, Ибараки, Япония: Организация по исследованию ускорителей высоких энергий, KEK.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Neutrino_Factory&oldid=1221319674"