Подтвержден факт трансформации нейтрино

В рамках международного научного проекта Т2К состоялось открытие, которое может привести к прорыву в понимании природы одной из самых неуловимых частиц – нейтрино. Исследователи впервые получили доказательства существования особого типа нейтринных осцилляций, свидетельствующих о превращении мюонных нейтрино в электронные нейтрино.

Об открытии объявили сотрудники канадской лаборатории ядерной физики и физики частиц TRIUMF, которая работает в партнерстве с Йоркским университетом и Университетом Торонто. Задачей проекта Т2К является исследование процесса перехода нейтрино из одной формы в другую. Ученые и раньше были уверены, что в процессе движения нейтрино преобразуются из одного вида в другой, но это преобразование до сих пор не наблюдалось и оставалось лишь предметом теоретических исследований.

В эксперименте T2K, пучок мюонных нейтрино производится с помощью ускорительного комплекса J-PARC, расположенного в Токае, Япония. Пучок нейтрино контролировался сложным комплексом детектора ND280, большая часть которого была построена в Канаде, и направлялся на гигантский подземный детектор Super-Kamiokande (SK), удаленный на расстояние 295 км.

Анализ данных, полученных в ходе наблюдений T2K, выявил 28 зарегистрированных электронных нейтрино, в то время, как без процесса трансформации нейтрино их должно было быть 4,6. Таким образом, факт превращения мюонных нейтрино в электронные можно считать доказанным. Эксперимент T2K является первым в своем роде, ведь он позволил определить тип нейтрино на детекторе, хотя при этом изначальный пучок состоял из различных типов нейтрино.

Эксперимент был крайне сложен. Для того чтобы измерить эффект осцилляции максимально точно, необходимо знать сколько нейтрино было изначально и как часто они взаимодействовали между собой. Нейтрино в Т2К производились из пучка протонов, который контролировался с помощью регистратора оптического переходного излучения. Данное устройство в 2 раза снижает неопределенность при изучении параметров нейтрино. Этого улучшения в точности измерения оказалось достаточно для подтверждения факта перехода нейтрино из одного состояния в другое.