Эксперимент NOvA представил убедительные доказательства осцилляций антинейтрино

Уже более трех лет в эксперименте NOvA наблюдают как нейтрино одного типа осциллируют в нейтрино другого типа при прохождении расстояния более 800 км.

На конференции Нейтрино-2018 (Гайдельберг, Германия) коллаборация представила первые результаты, полученные с пучком мюонных антинейтрино, согласно которым мюонные антинейтрино осциллируют в электронные. Такие переходы никогда ранее не наблюдались с большой достоверностью.

Коллаборация NOvA использует самые мощные в мире пучки нейтрино и антинейтрино, которые генерируются в Фермилабе (США). В этом эксперименте используется два больших детектора частиц — меньший в Фермилабе вблизи источника нейтрино и намного больший на расстоянии более 800 км для измерения потоков мюонных и электронных нейтрино и антинейтрино.

В эксперименте NOvA осцилляции мюонных антинейтрино в электронные начали изучать в феврале 2017 года. Если бы антинейтрино не осциллировало, то ученые зарегистрировали бы на дальнем детекторе только пять событий-кандидатов на взаимодействие электронных антинейтрино. Однако, после анализа данных они обнаружили 18 событий, убедительно доказав, что мюонные антинейтрино осциллируют в электронные. Кроме того, с 2014 по 2017 годы в эксперименте на дальнем детекторе было зарегистрировано 58 событий от взаимодействия электронных нейтрино, которые появились в результате осцилляций мюонных нейтрино.

«Пучки антинейтрино генерировать гораздо сложнее, чем нейтринные пучки и антинейтрино с меньшей вероятностью взаимодействует в детекторе», — сказал Питер Шанахан из Фермилаба, сопредседатель коллаборации NOvA. „Этот первый набор данных является только частью нашей основной научной программы и то что мы наблюдаем число событий, которое намного больше чем мы ожидали в отсутствии осцилляций, демонстрирует влияние мощного пучка частиц, генерированного в Фермилабе, на нашу возможность изучать свойства нейтрино и антинейтрино.“

Переходы мюонных антинейтрино в электронные с большой достоверностью впервые зарегистрированы коллаборацией NOvA, хотя еще в 2017 году в эксперименте Т2К (Япония) наблюдали указания на эффекты, связанные с осцилляциями мюонных антинейтрино в электронные. Ученые из NOvA и Т2К коллабораций в ближайшие годы будут работать над совместным анализом своих данных. Основной целью эксперимента NOvA является измерение и сравнение вероятностей осцилляций мюонных нейтрино и антинейтрино в электронные. Точные измерения этих вероятностей позволит ученым определить какой из трех типов нейтрино является самым легким, а какой самым тяжелым, т. е. определить иерархию масс нейтрино.

«Результаты совместного анализа данных об осцилляциях мюонных нейтрино и антинейтрино в электронные указывают с достоверностью двух стандартный отклонений на то, что иерархия масс нейтрино является нормальной. Это значит, что электронные нейтрино являются самыми легкими, а тау нейтрино — самыми тяжелыми», — сказал участник эксперимента NOvA из Института ядерных исследований РАН, ведущий научный сотрудник Анатолий Буткевич.» Этот результат очень важен для анализа данных неускорительных нейтринных экспериментов».

08.06.2018