آمریکا: کشف طعم چهارم نوترینو نزدیک‌تر است زیرا SBND فرمی‌لب اولین سیگنال‌ها را تشخیص می‌دهد
محققان در آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده فرمی (Fermilab) با استفاده از آشکارساز نزدیک در خط پایه کوتاه (SBND) اولین تعاملات نوترینو را با موفقیت شناسایی کردند.
SBND آخرین بخش از برنامه نوترینوی خط پایه کوتاه فرمی‌لب است و نقشی محوری در حل یک معمای قدیمی در فیزیک ذرات خواهد داشت.
دیوید شميتز، هم‌سخنگوی همکاری SBND و استاد فیزیک دانشگاه شیکاگو، گفت: «این هر روز نیست که یک آشکارساز اولین نوترینوهای خود را می‌بیند.»
او اضافه کرد: «ما سال‌ها برای رسیدن به این لحظه تلاش کرده‌ایم و این داده‌های اولیه شروع بسیار امیدوارکننده‌ای برای هدف ما در جستجوی فیزیک جدید است.»
آیا نوترینوی جدیدی وجود دارد؟
نوترینوها دومین ذرات شایع در جهان هستند، با این حال به دلیل تعاملات ضعیف خود بسیار فراری هستند. آنها تنها به گرانش و نیروی ضعیف هسته‌ای پاسخ می‌دهند، که باعث می‌شود به‌ندرت قابل تشخیص باشند.
سه نوع شناخته شده نوترینو یا «طعم» وجود دارد: میون، الکترون و تاو. یکی از خواص عجیب نوترینوها توانایی تغییر بین این طعم‌ها است که به آن نوسان می‌گویند.
دانشمندان به طور عمومی پیش‌بینی‌های خوبی برای تعداد هر طعم نوترینو در فواصل مختلف از منبع دارند. با این حال، نتایج چندین آزمایش گذشته با این انتظارات هم‌خوانی نداشته است.
آن شوکراف، دانشمند فرمی‌لب توضیح داد: «این می‌تواند به معنای وجود بیش از سه طعم شناخته شده نوترینو باشد. تنها راهی که می‌توانیم آنها را ببینیم این است که تعداد نوترینوهای میون، الکترون و تاو مطابق انتظارها نباشد.»
برنامه نوترینوی خط پایه کوتاه فرمی‌لب هدف بررسی این نوسانات طعم و جستجوی شواهدی است که وجود نوع چهارم احتمالی نوترینو را پیشنهاد دهند.
ماده تاریک و بیشتر
علاوه بر جستجوی نوع چهارم احتمالی نوترینو، SBND دستور کار فیزیکی بلندپروازانه خود را دارد. واقع در نزدیکی پرتو نوترینو، SBND روزانه ۷۰۰۰ تعامل را ثبت خواهد کرد، بیش از هر آشکارساز دیگری از نوع خود.
این حجم عظیم داده‌ها به محققان امکان می‌دهد تا تعاملات نوترینوها را با دقتی بی‌سابقه مطالعه کنند. درک این تعاملات برای آزمایشات آینده با استفاده از آشکارسازهای آرگون مایع، مانند آزمایش آینده نوترینوی عمیق زیرزمینی (DUNE) بسیار حیاتی است.
با این حال، نوترینوها تنها تمرکز محققان SBND نیستند. به دلیل نزدیکی به پرتو ذرات، آشکارساز ممکن است پدیده‌های غیرمنتظره‌ای را نیز ثبت کند.
اورنلا پالامارا، دانشمند فرمی‌لب و هم‌سخنگوی SBND، گفت: «ما ده برابر داده بیشتر درباره چگونگی تعامل نوترینوها با آرگون نسبت به همه آزمایشات قبلی ترکیب شده، جمع‌آوری خواهیم کرد. بنابراین تحلیل‌هایی که انجام می‌دهیم برای DUNE نیز بسیار مهم خواهد بود.»
یکی از بزرگ‌ترین معماهای حل نشده در مدل استاندارد فیزیک ماده تاریک است. در حالی که SBND تنها به ذرات سبک حساس خواهد بود، آن ذرات نظری ممکن است اولین نگاه به یک 'بخش تاریک' را فراهم کنند و بینش‌های کلیدی درباره ماهیت فراری ماده تاریک ارائه دهند.
