Undersøgelse viser, at ATLAS-detektoren kan måle fluxen af højenergiske supernova-neutrinoer
Højenergi-neutrinoer er ekstremt sjældne partikler, som hidtil har vist sig meget svære at opdage. Fluxer af disse sjældne partikler blev først detekteret af IceCube Collaboration tilbage i 2013.
Nylige artikler omtalt i Physical Review D og The Astrophysical Journal Letters fandt ud af, at nærliggende supernovaer, især galaktiske, ville være lovende kilder til højenergi-neutrinoer. Dette har inspireret nye undersøgelser, der undersøger muligheden for at detektere neutrinoer, der stammer fra disse kilder, ved hjælp af store partikelkolliderdetektorer, såsom ATLAS-detektoren ved CERN.
Forskere ved Harvard University, University of Nevada og Pennsylvania State University demonstrerede for nylig, at ATLAS-detektoren kan måle fluxen af højenergiske supernova-neutrinoer. Deres nye papir, udgivet i Physical Review Letters , kunne inspirere fremtidige bestræbelser rettet mod at detektere flux af højenergineutrinoer.
"Carlos A. Argüelles, Ali Kheirandish og jeg mødte hinanden på KITP-værkstedet i Santa Barbara og fandt ud af, at højenergi-supernova-neutrinoer er lovende mål for ikke kun store neutrino-detektorer, men også partikelfysik-detektorer," Kohta Murase, co. -forfatter til avisen, fortalte Phys.org. "Collider-detektorer såsom ATLAS af LHC kan være meget bedre end neutrino-detektorer såsom IceCube til at studere neutrinoers egenskaber (smag, antineutrinoer, ny fysik osv.)."
Neutrinonukleon-tværsnittene, massen af ATLAS og den forventede flux af neutrinoer fra en given supernova som funktion af tiden var allerede kendt. Ved at betragte en integreret del af disse kendte mængder sammen, var Murase og hans kolleger i stand til at estimere antallet af neutrinoer, der ville interagere direkte i ATLAS-detektoren.
"Vi har også redegjort for neutrinoer, der interagerer i Jorden uden for detektoren, og producerer en myon, der kunne detekteres i detektoren," sagde Alex Y. Wen, medforfatter af papiret. "Vi brugte en software kaldet LeptonInjector, som modellerede sådanne hændelser under hensyntagen til neutrinofluxen, detektorgeometrien og så videre. Disse beregninger gav os det estimerede antal neutrinosignalhændelser for en given supernova.
"Derfra viste vi, baseret på hvad vi vidste om ATLAS' hardwareegenskaber, at den kunne skelne disse signaler fra baggrunden og gendanne vigtig information om neutrinoen såsom dens ladning og smag."
Baseret på deres beregninger konkluderede Murase, Wen og deres kolleger, at selv med begrænset statistik skulle ATLAS-detektoren ved CERNs Large Hadron Collider (LHC) være i stand til at karakterisere smagen af neutrinoer. Derudover skal detektoren være i stand til at skelne mellem neutrinoer og antineutrinoer.
"Mange tidligere undersøgelser af højenergiske astrofysiske neutrinoer var afhængige af store volumendetektorer ved hjælp af vand eller is (såsom Super-Kamiokande og IceCube)," sagde Murase. "Dette arbejde viser, at store partikeldetektorer i kollider-eksperimenter, såsom ATLAS og CMS, som har meget bedre energi- og vinkelopløsning og partikelidentifikationsevner, fungerer som unikke astrofysiske neutrino-detektorer. Dette er kraftfuldt og komplementært til den konventionelle tilgang."
Dette nylige papir fremhæver potentialet i ATLAS- og CMS-kolliderdetektorerne til at detektere højenergi-neutrinoer, der stammer fra galaktiske supernovaer i fremtiden. I fremtiden kan det således inspirere ATLAS- og CMS-samarbejdet til at igangsætte søgninger efter galaktiske supernovaer med høj energi neutrinoer, hvilket potentielt kan hjælpe med at indsamle ny indsigt om disse sjældne partikler kun med et begrænset antal neutrinoer.
"Vores arbejde føjer ATLAS og lignende tæt-instrumenterede eksperimenter til et netværk af eksperimenter, der overvåger himlen på jagt efter de næste galaktiske supernovaer," sagde Carlos Argüelles-Delgado, en anden forsker involveret i undersøgelsen. "Det er meget spændende for mig at tænke på, at forskere på tværs af en bred vifte af eksperimentel højenergifysik fra MeV til TeV-energier undersøger dette."
Murase, Wen og deres samarbejdspartnere planlægger at fortsætte med at udforske denne nyligt identificerede forskningsvej. I deres næste værker vil de for eksempel gerne fokusere på, hvordan andre kolliderdetektorer kan bidrage til observation af højenergi-neutrinoer.
"I vores fremtidige undersøgelser kan det være interessant at overveje perspektiver for andre kolliderdetektorer og implikationer for fysik ud over standardmodellen," tilføjede Murase.
Flere oplysninger: Alex Y. Wen et al., Detecting High-Energy Neutrinos from Galactic Supernovae with ATLAS, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.061001
Journaloplysninger: Fysisk gennemgang D , Astrophysical Journal Letters , Physical Review Letters
© 2024 Science X Network
Varme artikler
-
Fysikere designer $ 100 håndholdt muon detektorFysikere på MIT har designet en kosmisk stråle-muondetektor i lommestørrelse til at spore disse spøgelsesagtige partikler. Kredit:Massachusetts Institute of Technology På et givet tidspunkt, Jorde -
Terahertz-spektroskopi går ind i enkeltmolekylregimetIllustration af en enkeltmolekylær transistor (SMT) med en bowtie -antennestruktur. S, D, og G angiver kilden, dræne, og gateelektroder i SMT, henholdsvis. Et enkelt molekyle fanges i den skabte nanog -
Undersøgelse identificerer en overgang i den stærke atomkraft, der belyser strukturen af en neut…Kredit:CC0 Public Domain Det meste almindelige stof holdes sammen af en usynlig subatomær lim kendt som den stærke atomkraft - en af de fire grundlæggende kræfter i naturen, sammen med tyngdek -
Fysikere udvikler en lineær responsteori for åbne systemer med exceptionelle punkterDen lineære responsteori, der er udviklet i dette arbejde, giver en fuldstændig karakterisering af forholdet mellem output- og inputsignaler (angivet med henholdsvis grønne og gule pile) i form af ege
- Billede:Rumbåren menneskelig endotelcelle
- Hvad er fremtiden for Washingtons skove? Truet marmoreret murrelet havfugl fanget i kamp
- At se nanopartikler vokse
- Fem trin til forberedelse af Agar Slants
- Magic Leap One er her endelig! Og det koster $2, 295
- Bestemme, hvornår Indien kolliderede med Asien for at danne Himalaya-bjergene