ニュートリノの研究に関するProtoDUNE検出器の結果が公開されました

ニュートリノの研究に関するProtoDUNE検出器の結果が公開されました

DUNE Collaborationは、CERNのNeutrinoプラットフォームにあるProtoDUNE単相検出器で収集されたデータに基づいた最初の科学論文を発表しました。

結果は、検出器が99%以上の効率で動作することを示しており、ニュートリノ研究でこれまでで最大の液体アルゴンチャンバーであるだけでなく、最も効率的な液体アルゴンチャンバーでもあります。

「これらの最初の結果は私たちにとって素晴らしいニュースです」と研究者たちは言います。 「彼らは、ProtoDUNE-SP検出器のパフォーマンスが予想よりも優れていることを示しています。これで、DUNE検出器の最初のコンポーネントを作成する準備が整いました。これには、このプロトタイプに基づく検出器モジュールが含まれますが、20倍大きくなります。」

DUNEは、ニュートリノと呼ばれる小さな基本粒子の特性を測定する野心的な国際実験です。ニュートリノは宇宙で最も豊富な物質の粒子ですが、他の粒子と相互作用することはめったにないため、研究するのは非常に困難です。

ニュートリノには少なくとも3種類あり、毎秒650億個が地球の1平方センチメートルごとに通過します。彼らが旅行するとき、彼らは特別なことをします:彼らはあるタイプから別のタイプに変わります。

科学者たちは、これらのニュートリノ振動、および反物質ニュートリノに関連する振動が、宇宙で観察された物質と反物質の非対称性など、物理学におけるいくつかの重要な質問に答えるのに役立つと信じています。 DUNEはまた、超新星ニュートリノを検索し、プロトン崩壊などのまれな亜原子プロセスを検索します。

「ProtoDUNE-SPは、このタイプのテクノロジーを、最終的に非常に強力な顕微鏡下にニュートリノを配置するために必要なサイズと解像度にスケーリングできることを示しています」と、CERNNeutrinoプラットフォームのコーディネーターであるMarzioNessiは述べています。

これらの振動を正確に測定することで、いくつかの理論モデルが制限され、さらには除外され、まれな亜原子現象の発見と研究のための新しい道が開かれます。しかし、これらの正確な測定値を取得するには、科学者は信じられないほど大きく、感度が高く、信頼性の高い検出器を必要とします。

DUNEは、シカゴ近郊のFermilabから地球の1,300 kmにわたって、サウスダコタのSanford Underground ResearchCenterにある深さ1.5kmにある4つの巨大な地下検出器モジュールに強力なニュートリノビームを発射することにより、ニュートリノ振動の性質を明らかにするように設計されています。

CERNの2つのProtoDUNE検出器(1つは単相に基づいており、もう1つは2相液体アルゴン技術に基づいています)は、それぞれ17,000トンの液体アルゴンで満たされた巨大なDUNE検出器モジュールの作成に向けた一歩です。 2月に発行されたDUNEEngineering Design Reportは、これらのモジュールの青写真です。