Физики коллабораций FASER и SND@LHC, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), впервые зарегистрировали нейтрино с самой высокой энергией, которую удавалось обнаружить в лабораторных условиях. Это большое достижение, поскольку действующие детекторы на БАК не предзназначены для регистрации нейтрино.

Как поясняет соавтор исследования из Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Юрий Горнушкин, ради высокой цели физики построили специальные установки, которые сумели зарегистрировать нейтрино на расстоянии около 400 метров от точки столкновения протонов БАК. Всего коллаборации FASER удалось зарегистрировать 153 события взаимодействия нейтрино в детекторе, а спустя некоторое время физики из SND@LHC объявили об обнаружении ещё восьми событий.

Горнушкин подчёркивает, что до сих пор нейтрино искусственного происхождения удавалось зарегистрировать лишь в реакторах и на выведенных пучках ускорителей. Но у новых нейтрино энергетический потенциал значительно меньше – от нескольких МэВ до нескольких десятков ГэВ.

Их отличие от галактических нейтрино, которые обнаруживали нейтринные телескопы IceCube и Baikal-GVD, заключаются в том, что у галактических нейтрино энергия превышает тысячи ТэВ. Теперь же учёные могут изучать нейтрино в промежуточном диапазоне от нескольких сотен ГэВ до нескольких ТэВ. Благодаря новым результатам физики смогут углубить свои исследования в совершенно новом диапазоне энергий.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Мы исследуем Вселенную при помощи гамма-лучей, инфракрасного света и радиоволн, однако есть и такой способ, как нейтрино, известные как «частицы-призраки». 100 триллионов нейтрино проходят через наше тело каждую секунду, и большинство из них исходят от Солнца, однако нейтринная обсерватория IceCube обнаружила нейтрино и из других галактик. Поэтому астрономы составили первую карту Млечного Пути на основе этих частиц.

Нейтрино взаимодействуют редко, однако этот процесс приводит к вспышкам света, который улавливает обсерватория на основе тысячи детекторов, расположенных в антарктическом леднике. Когда «частицы-призраки» воздействуют на лёд, они оставляют следы, по которым можно проследить их путь обратно к источнику. Используя алгоритмы машинного обучения, чтобы разгадать происхождение 60 000 нейтрино, исследователи поняли, что частицы приходят из самых разных областей нашей галактики.

Диск Млечного Пути невероятно яркий на всех длинах волн света, особенно в гамма-лучах, которые, как правило, сопровождаются нейтрино. Но любые нейтрино из Млечного Пути исторически подавлялись более сильными сигналами из других галактик, поэтому учёным потребовалось десять лет, чтобы собрать данные в период с 2011 по 2021 год и составить карту источников нейтрино в нашей галактике.

«Нейтрино высоких энергий производятся в средах, где частицы разгоняются до экстремальных энергий. Обнаружение таких нейтрино, пришедших из Млечного Пути, указывает на то, что природные ускорители существуют и в нашей собственной галактике. Нейтрино можно использовать для наблюдения за затемнёнными и запыленными средами, которые мы не можем видеть с помощью света, поэтому теперь мы способны узнать больше о Млечном Пути», — пояснили исследователи.

Открытие этих нейтрино, впрочем, не стало шокирующим событием, поскольку ранее их находили в остатках сверхновых. Тем не менее астрономы намерены выяснить, откуда берутся эти неосязаемые частицы, чтобы понять, что происходит после взрыва звёзд и как частицы высокой энергии взаимодействуют в галактической среде.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Нейтрино и антинейтрино — это строительные блоки материи, настолько крошечные, что их практически невозможно обнаружить. Обычно нейтрино находят при помощи особых детекторов, которые занимают очень много места и находятся под землёй, где фоновое излучение ниже. Частицы «выдают» себя голубым излучением Вавилова — Черенкова, что можно особенно часто наблюдать возле ядерных реакторов.

Однако для поиска нейтрино необходим масляный сцинтиллятор, который сам по себе излучает много света при прохождении заряженных частиц и может нарушить работу реактора. Поэтому настоящим событием стало то, что международная группа учёных впервые обнаружила антинейтрино при помощи обыкновенной воды. Для этого команда воспользовалась нейтринной обсерваторией в канадском городе Садбери (SNO), которая была переоборудована для проведения эксперимента.

Учёные выяснили, что детектор прекрасно работает на обычной воде, и обнаружили антинейтрино без сцинтиллятора, увидев характерное черенковское излучение. И это был первый случай в истории, когда крохотные частицы нашли при помощи чистой воды, тем более в свете того, что их сигналы легко перекрываются фоновым шумом. Однако азотная защитная система обсерватории значительно снизила уровень фона, благодаря чему реакторные антинейтрино удалось зафиксировать.

В результате команда идентифицировала около дюжины событий, которые представляют собой взаимодействие антинейтрино в чистой воде. Это очень важная информация, поскольку она поможет усовершенствовать мониторинг ядерных реакторов и больше узнать о Вселенной. Кроме того, мы сможем наблюдать антинейтрино, не нарушая работу ближайших реакторов.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.