OPERA -samarbejdet præsenterer sine endelige resultater om neutrinooscillationer

OPERA -eksperimentet, placeret på Gran Sasso -laboratoriet ved det italienske nationale institut for kernefysik (INFN), blev designet til endegyldigt at bevise, at muon-neutrinoer kan konvertere til tau-neutrinoer, gennem en proces kaldet neutrino -oscillation, hvis opdagelse blev tildelt Nobels fysikpris i 2015. I et papir, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , OPERA-samarbejdet rapporterer observation af i alt ti kandidatbegivenheder for en konvertering fra muon til tau-neutrino, i hvad der er de helt endelige resultater af forsøget. Dette viser utvetydigt, at muonneutrinoer svinger til tau -neutrinoer på vej fra CERN, hvor muonneutrinoer blev produceret, til Gran Sasso -laboratoriet 730 km væk, hvor OPERA opdagede de ti tau neutrino kandidater.

I dag har OPERA -samarbejdet også gjort deres data offentlige via CERN Open Data Portal. Ved at frigive dataene til det offentlige domæne, forskere uden for OPERA -samarbejdet har mulighed for at udføre ny forskning med dem. De leverede datasæt indeholder omfattende kontekstoplysninger, der hjælper med at fortolke dataene, også til undervisningsbrug. En visualiser giver brugerne mulighed for at se de forskellige begivenheder og downloade dem. Dette er den første ikke-LHC-dataudgivelse via CERN Open Data-portalen, en service lanceret i 2014.

Der er tre slags neutrinoer i naturen:elektron, muon og tau neutrinoer. De kan kendetegnes ved den egenskab, at når man interagerer med stof, de konverterer typisk til den elektrisk ladede lepton, der bærer deres navn:elektron, muon og tau leptons. Det er disse leptoner, der ses af detektorer, f.eks. OPERA -detektoren, unik i sin evne til at observere alle tre. Eksperimenter udført omkring årtusindeskiftet viste, at muonneutrinoer, efter at have rejst lange afstande, skabe færre muoner end forventet, ved interaktion med en detektor. Dette antydede, at muonneutrinoer oscillerede til andre typer neutrinoer. Da der ikke var nogen ændring i antallet af detekterede elektroner, fysikere foreslog, at muonneutrinoer primært oscillerede til tau -neutrinoer. Dette er nu entydigt blevet bekræftet af OPERA, gennem den direkte observation af tau -neutrinoer, der forekommer hundredvis af kilometer væk fra muon -neutrino -kilden. Afklaringen af ​​neutrinoernes oscillationsmønstre kaster lys over nogle af egenskaberne ved disse mystiske partikler, såsom deres masse.

OPERA-samarbejdet observerede den første tau-lepton-hændelse (tegn på muon-neutrino-oscillation) i 2010, efterfulgt af yderligere fire begivenheder rapporteret mellem 2012 og 2015, da opdagelsen af ​​tau neutrino -udseende først blev vurderet. Takket være en ny analysestrategi anvendt på den fulde dataprøve, der blev indsamlet mellem 2008 og 2012 - perioden med neutrinproduktion - er der nu identificeret i alt 10 kandidatbegivenheder, med et ekstremt højt niveau.

”Vi har analyseret alt med en helt ny strategi, under hensyntagen til begivenhedernes særlige træk, "sagde Giovanni De Lellis talsmand for OPERA -samarbejdet." Vi rapporterer også den første direkte observation af tau neutrino lepton -nummeret, parameteren, der adskiller neutrinoer fra deres antimateriale -modstykke, antineutrinoer. Det er yderst glædeligt at se i dag, at vores gamle resultater stort set overstiger det tillidsniveau, vi havde forestillet os i eksperimentforslaget. "

Ud over eksperimentets bidrag til en bedre forståelse af måden neutrinoer opfører sig på, udviklingen af ​​nye teknologier er også en del af arven fra OPERA. Samarbejdet var det første til at udvikle fuldautomatisk, højhastighedsudlæsningsteknologier med submikrometrisk nøjagtighed, som var banebrydende for den store anvendelse af de såkaldte atomemulsionsfilm til optagelse af partikelspor. Kernemulsionsteknologi finder anvendelser inden for en lang række andre videnskabelige områder fra søgning efter mørkt stof til vulkan- og gletsjerundersøgelse. Det bruges også til at optimere hadronterapien til behandling af kræft og blev for nylig brugt til at kortlægge det indre af den store pyramide, en af ​​de ældste og største monumenter på jorden, bygget under dynastiet af faraoen Khufu, også kendt som Cheops.