Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

STEREO англ Search for Sterile Reactor Neutrino Oscillations пошук осциляцій стерильних реакторних нейтрино колишній екс

STEREO (експеримент)

STEREO (експеримент)

STEREO (англ. Search for Sterile Reactor Neutrino Oscillations, пошук осциляцій стерильних реакторних нейтрино) — колишній експеримент з дослідження можливих осциляцій нейтрино з ядерного реактора з утворенням так званих стерильних нейтрино. Він проводився в [en] в Греноблі у Франції. Експеримент збирав дані з листопада 2016 року по листопад 2020 року. Остаточні результати експерименту спростували гіпотезу легких стерильних нейтрино.

Детектор

Принцип вимірювання

image
Порівняння різних спектрів на відстані 10 м і 12 м від реактора. Чорна лінія показує випадок без осциляцій у стерильні нейтрино, а синя та червона лінії включають осциляції в легкі стерильні нейтрино

Детектор STEREO розміщений на відстані 10 м від дослідницького реактора в [en], що має теплову потужність 58 МВт. STEREO вимірює потік і спектр нейтрино поблизу реактора. Щоб мати можливість детектувати нейтрино, випромінені з реактора, детектор заповнений 1800 літрами органічного рідкого сцинтилятора, легованого гадолінієм. Всередині сцинтилятора нейтрино захоплюються за допомогою процесу зворотного бета-розпаду

image

У цьому процесі утворюється позитрон. Коли позитрон рухається через сцинтилятор, утворюється світловий сигнал, який реєструється 48 фотоелектронними помножувачами, розташованими у верхній частині детектора. Захоплення нейтрона, який також утворюється під час зворотного бета-розпаду, створює другий сигнал, одночасний з першим.

Очікувана відстань між максимумом і мінімумом коливань легких стерильних нейтрино становить приблизно 2 м. Щоб побачити коливання, детектор розділений на 6 окремих комірок, кожна з яких вимірює енергетичний спектр виявлених нейтрино. Шляхом порівняння виміряних спектрів можна виявити можливі коливання, як це зображено на рисунку.

Експеримент STEREO виявляє image нейтрино на добу.

Екранування детектора

Нейтрино взаємодіють слабко. Тому нейтринні детектори, такі як STEREO, повинні бути дуже чутливими та потребують хорошого екранування від додаткових фонових сигналів, щоб мати змогу точно виявляти нейтрино.

Щоб досягти такої високої чутливості, 6 внутрішніх комірок детектора оточені рідким сцинтилятором (без гадолінію), який діє як «гамма-вловлювач», виявляючи вхідне та вихідне гамма-випромінювання. Це значно підвищує ефективність виявлення, а також енергетичну роздільну здатність детектора. Черенковський детектор, наповнений водою, розміщується на детекторі для виявлення космічних мюонів, утворених в атмосфері, які в іншому випадку діяли б як потужне фонове джерело. Щоб захистити детектор від навколишніх радіоактивних джерел, він оточений і захищений багатьма шарами матеріалу масою 65 т — здебільшого свинцю та поліетилену, а також чавуну, сталі та B4C.

Мотивація

image
Реакторна антинейтринна аномалія

Незважаючи на те, що нейтринні осциляції є явищем, яке сьогодні досить добре зрозуміле, все ще існують деякі експериментальні спостереження, які ставлять під сумнів повноту нашого розуміння цього процесу. Найпомітнішим із цих спостережень є так звана реакторна антинейтринна аномалія, проілюстрована на рисунку праворуч. Ряд експериментів з реакторними нейтрино з короткою базою виміряли значно нижчий потік електронних антинейтрино (νe) порівняно з теоретичними передбаченнями (з відхиленням 2,7 σ). Додатковими експериментальними аномаліями є несподівана поява νe у пучку νμ з короткою базою, а також зникнення νe на коротких відстанях під час фази калібрування експериментів GALLEX і SAGE, відоме як галієва нейтринна аномалія.

image
Остаточні результати експерименту STEREO. 95 % довірчий простір параметрів для пояснення реакторної антинейтринної аномалії стерильним нейтрино показано сірим кольором. Значення праворуч від червоної та синьої кривих виключені.

Ці аномалії можуть означати, що наше розуміння нейтринних осциляцій досі неповне, і що нейтрино осцилюють в інший, 4-й вид нейтрино. Однак вимірювання ширини розпаду Z-бозона на Великому електрон-позитронному колайдері виключають існування легкого 4-го «активного» (тобто взаємодіючого через слабку силу) нейтрино. Таким чином, коливання в додаткові легкі «стерильні» нейтрино розглядається як можливе пояснення спостережуваних аномалій. Крім того, стерильні нейтрино з'являються в багатьох відомих розширеннях Стандартної моделі фізики елементарних частинок, наприклад, у механізмі гойдалок 1-го типу.

Результати

Перші результати були опубліковані в 2018 році з використанням набору даних за 66 днів роботи реактора. Більшість простору параметрів, які могли б відповідати реакторним антинейтринним аномаліям, було виключено на 90 % рівні довіри. Остаточні результати були опубліковані в 2023 році. Від жовтня 2017 року по листопад 2020 року було виявлено 107 588 антинейрино. Стерильні нейтрино були відкинуті до різниці квадратів мас між стандартним і стерильним станами до кількох (еВ)², як це зображено на рисунку.

Примітки

  1. Almazán, H.; Bernard, L.; Blanchet, A.; Bonhomme, A.; Buck, C.; Chalil, A.; del Amo Sanchez, P.; El Atmani, I.; Labit, L. (2023). STEREO neutrino spectrum of 235U fission rejects sterile neutrino hypothesis. Nature (англ.). 613 (7943): 257—261. arXiv:2210.07664. doi:10.1038/s41586-022-05568-2. ISSN 1476-4687.
  2. Allemandou, N. та ін. (2018). The STEREO experiment. Journal of Instrumentation. 13 (7): P07009. arXiv:1804.09052. Bibcode:2018JInst..13P7009A. doi:10.1088/1748-0221/13/07/P07009.
  3. Buck, C.; Gramlich, B.; Lindner, M.; Roca, C.; Schoppmann, S. (2019). Production and properties of the liquid scintillators used in the STEREO reactor neutrino experiment. Journal of Instrumentation. 14 (1): P01027. arXiv:1812.02998. Bibcode:2019JInst..14P1027B. doi:10.1088/1748-0221/14/01/P01027.
  4. Bourrion, O. та ін. (2016). Trigger and readout electronics for the STEREO experiment. Journal of Instrumentation. 11 (2): C02078. arXiv:1510.08238. doi:10.1088/1748-0221/11/02/c02078.
  5. Bernard, Laura. Results from the STEREO Experiment with 119 days of Reactor-on Data. arXiv:1905.11896 [hep-ex].
  6. Mention, G.; Fechner, M.; Lasserre, Th.; Mueller, Th.A.; Lhuillier, D.; Cribier, M.; Letourneau, A. (2011). Reactor antineutrino anomaly. Physical Review D. 83 (7): 073006. arXiv:1101.2755. Bibcode:2011PhRvD..83g3006M. doi:10.1103/PhysRevD.83.073006.
  7. Aguilar, A.; Auerbach, L.B.; Burman, R.L.; Caldwell, D.O.; Church, E.D.; Cochran, A.K. та ін. (2001). Evidence for neutrino oscillations from the observation of νe appearance in a νμ beam. Physical Review D. 64 (11): 112007. arXiv:hep-ex/0104049. doi:10.1103/PhysRevD.64.112007.
  8. Giunti, Carlo; Laveder, Marco (2011). Statistical significance of the gallium anomaly. Physical Review C. 83 (6): 065504. arXiv:1006.3244. Bibcode:2011PhRvC..83f5504G. doi:10.1103/PhysRevC.83.065504.
  9. Abdurashitov, J.N.; Gavrin, V.N.; Girin, S.V.; Gorbachev, V.V.; Gurkina, P.P.; Ibragimova, T.V. та ін. (2006). Measurement of the response of a Ga solar neutrino experiment to neutrinos from a 37Ar source. Physical Review C. 73 (4): 045805. arXiv:nucl-ex/0512041. Bibcode:2006PhRvC..73d5805A. doi:10.1103/PhysRevC.73.045805.
  10. Allemandou, N.; Almazán, H.; del Amo Sanchez, P.; Bernard, L.; Bernard, C.; Blanchet, A. та ін. (2006). Precision electroweak measurements on the Z resonance. Physics Reports. 427 (5–6): 257—454. arXiv:hep-ex/0509008. Bibcode:2006PhR...427..257A. doi:10.1016/j.physrep.2005.12.006.
  11. Almazán, Helena; Bernard, Laura (2018). Sterile neutrino constraints from the STEREO experiment with 66 days of reactor-on data. Physical Review Letters. 121 (16): 161801. arXiv:1806.02096. Bibcode:2018PhRvL.121p1801A. doi:10.1103/PhysRevLett.121.161801. PMID 30387650.

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

STEREO angl Search for Sterile Reactor Neutrino Oscillations poshuk oscilyacij sterilnih reaktornih nejtrino kolishnij eksperiment z doslidzhennya mozhlivih oscilyacij nejtrino z yadernogo reaktora z utvorennyam tak zvanih sterilnih nejtrino Vin provodivsya v en v Grenobli u Franciyi Eksperiment zbirav dani z listopada 2016 roku po listopad 2020 roku Ostatochni rezultati eksperimentu sprostuvali gipotezu legkih sterilnih nejtrino DetektorPrincip vimiryuvannya Porivnyannya riznih spektriv na vidstani 10 m i 12 m vid reaktora Chorna liniya pokazuye vipadok bez oscilyacij u sterilni nejtrino a sinya ta chervona liniyi vklyuchayut oscilyaciyi v legki sterilni nejtrino Detektor STEREO rozmishenij na vidstani 10 m vid doslidnickogo reaktora v en sho maye teplovu potuzhnist 58 MVt STEREO vimiryuye potik i spektr nejtrino poblizu reaktora Shob mati mozhlivist detektuvati nejtrino vipromineni z reaktora detektor zapovnenij 1800 litrami organichnogo ridkogo scintilyatora legovanogo gadoliniyem Vseredini scintilyatora nejtrino zahoplyuyutsya za dopomogoyu procesu zvorotnogo beta rozpadu n e p n e displaystyle overline nu e p rightarrow n e U comu procesi utvoryuyetsya pozitron Koli pozitron ruhayetsya cherez scintilyator utvoryuyetsya svitlovij signal yakij reyestruyetsya 48 fotoelektronnimi pomnozhuvachami roztashovanimi u verhnij chastini detektora Zahoplennya nejtrona yakij takozh utvoryuyetsya pid chas zvorotnogo beta rozpadu stvoryuye drugij signal odnochasnij z pershim Ochikuvana vidstan mizh maksimumom i minimumom kolivan legkih sterilnih nejtrino stanovit priblizno 2 m Shob pobachiti kolivannya detektor rozdilenij na 6 okremih komirok kozhna z yakih vimiryuye energetichnij spektr viyavlenih nejtrino Shlyahom porivnyannya vimiryanih spektriv mozhna viyaviti mozhlivi kolivannya yak ce zobrazheno na risunku Eksperiment STEREO viyavlyaye 400 displaystyle sim 400 nejtrino na dobu Ekranuvannya detektora Nejtrino vzayemodiyut slabko Tomu nejtrinni detektori taki yak STEREO povinni buti duzhe chutlivimi ta potrebuyut horoshogo ekranuvannya vid dodatkovih fonovih signaliv shob mati zmogu tochno viyavlyati nejtrino Shob dosyagti takoyi visokoyi chutlivosti 6 vnutrishnih komirok detektora otocheni ridkim scintilyatorom bez gadoliniyu yakij diye yak gamma vlovlyuvach viyavlyayuchi vhidne ta vihidne gamma viprominyuvannya Ce znachno pidvishuye efektivnist viyavlennya a takozh energetichnu rozdilnu zdatnist detektora Cherenkovskij detektor napovnenij vodoyu rozmishuyetsya na detektori dlya viyavlennya kosmichnih myuoniv utvorenih v atmosferi yaki v inshomu vipadku diyali b yak potuzhne fonove dzherelo Shob zahistiti detektor vid navkolishnih radioaktivnih dzherel vin otochenij i zahishenij bagatma sharami materialu masoyu 65 t zdebilshogo svincyu ta polietilenu a takozh chavunu stali ta B4C MotivaciyaReaktorna antinejtrinna anomaliya Nezvazhayuchi na te sho nejtrinni oscilyaciyi ye yavishem yake sogodni dosit dobre zrozumile vse she isnuyut deyaki eksperimentalni sposterezhennya yaki stavlyat pid sumniv povnotu nashogo rozuminnya cogo procesu Najpomitnishim iz cih sposterezhen ye tak zvana reaktorna antinejtrinna anomaliya proilyustrovana na risunku pravoruch Ryad eksperimentiv z reaktornimi nejtrino z korotkoyu bazoyu vimiryali znachno nizhchij potik elektronnih antinejtrino n e porivnyano z teoretichnimi peredbachennyami z vidhilennyam 2 7 s Dodatkovimi eksperimentalnimi anomaliyami ye nespodivana poyava n e u puchku n m z korotkoyu bazoyu a takozh zniknennya n e na korotkih vidstanyah pid chas fazi kalibruvannya eksperimentiv GALLEX i SAGE vidome yak galiyeva nejtrinna anomaliya Ostatochni rezultati eksperimentu STEREO 95 dovirchij prostir parametriv dlya poyasnennya reaktornoyi antinejtrinnoyi anomaliyi sterilnim nejtrino pokazano sirim kolorom Znachennya pravoruch vid chervonoyi ta sinoyi krivih viklyucheni Ci anomaliyi mozhut oznachati sho nashe rozuminnya nejtrinnih oscilyacij dosi nepovne i sho nejtrino oscilyuyut v inshij 4 j vid nejtrino Odnak vimiryuvannya shirini rozpadu Z bozona na Velikomu elektron pozitronnomu kolajderi viklyuchayut isnuvannya legkogo 4 go aktivnogo tobto vzayemodiyuchogo cherez slabku silu nejtrino Takim chinom kolivannya v dodatkovi legki sterilni nejtrino rozglyadayetsya yak mozhlive poyasnennya sposterezhuvanih anomalij Krim togo sterilni nejtrino z yavlyayutsya v bagatoh vidomih rozshirennyah Standartnoyi modeli fiziki elementarnih chastinok napriklad u mehanizmi gojdalok 1 go tipu RezultatiPershi rezultati buli opublikovani v 2018 roci z vikoristannyam naboru danih za 66 dniv roboti reaktora Bilshist prostoru parametriv yaki mogli b vidpovidati reaktornim antinejtrinnim anomaliyam bulo viklyucheno na 90 rivni doviri Ostatochni rezultati buli opublikovani v 2023 roci Vid zhovtnya 2017 roku po listopad 2020 roku bulo viyavleno 107 588 antinejrino Sterilni nejtrino buli vidkinuti do riznici kvadrativ mas mizh standartnim i sterilnim stanami do kilkoh eV yak ce zobrazheno na risunku PrimitkiAlmazan H Bernard L Blanchet A Bonhomme A Buck C Chalil A del Amo Sanchez P El Atmani I Labit L 2023 STEREO neutrino spectrum of 235U fission rejects sterile neutrino hypothesis Nature angl 613 7943 257 261 arXiv 2210 07664 doi 10 1038 s41586 022 05568 2 ISSN 1476 4687 Allemandou N ta in 2018 The STEREO experiment Journal of Instrumentation 13 7 P07009 arXiv 1804 09052 Bibcode 2018JInst 13P7009A doi 10 1088 1748 0221 13 07 P07009 Buck C Gramlich B Lindner M Roca C Schoppmann S 2019 Production and properties of the liquid scintillators used in the STEREO reactor neutrino experiment Journal of Instrumentation 14 1 P01027 arXiv 1812 02998 Bibcode 2019JInst 14P1027B doi 10 1088 1748 0221 14 01 P01027 Bourrion O ta in 2016 Trigger and readout electronics for the STEREO experiment Journal of Instrumentation 11 2 C02078 arXiv 1510 08238 doi 10 1088 1748 0221 11 02 c02078 Bernard Laura Results from the STEREO Experiment with 119 days of Reactor on Data arXiv 1905 11896 hep ex Mention G Fechner M Lasserre Th Mueller Th A Lhuillier D Cribier M Letourneau A 2011 Reactor antineutrino anomaly Physical Review D 83 7 073006 arXiv 1101 2755 Bibcode 2011PhRvD 83g3006M doi 10 1103 PhysRevD 83 073006 Aguilar A Auerbach L B Burman R L Caldwell D O Church E D Cochran A K ta in 2001 Evidence for neutrino oscillations from the observation of n e appearance in a n m beam Physical Review D 64 11 112007 arXiv hep ex 0104049 doi 10 1103 PhysRevD 64 112007 Giunti Carlo Laveder Marco 2011 Statistical significance of the gallium anomaly Physical Review C 83 6 065504 arXiv 1006 3244 Bibcode 2011PhRvC 83f5504G doi 10 1103 PhysRevC 83 065504 Abdurashitov J N Gavrin V N Girin S V Gorbachev V V Gurkina P P Ibragimova T V ta in 2006 Measurement of the response of a Ga solar neutrino experiment to neutrinos from a 37Ar source Physical Review C 73 4 045805 arXiv nucl ex 0512041 Bibcode 2006PhRvC 73d5805A doi 10 1103 PhysRevC 73 045805 Allemandou N Almazan H del Amo Sanchez P Bernard L Bernard C Blanchet A ta in 2006 Precision electroweak measurements on the Z resonance Physics Reports 427 5 6 257 454 arXiv hep ex 0509008 Bibcode 2006PhR 427 257A doi 10 1016 j physrep 2005 12 006 Almazan Helena Bernard Laura 2018 Sterile neutrino constraints from the STEREO experiment with 66 days of reactor on data Physical Review Letters 121 16 161801 arXiv 1806 02096 Bibcode 2018PhRvL 121p1801A doi 10 1103 PhysRevLett 121 161801 PMID 30387650

Дата публікації:
Топ