MINOS ( Main injector neutrino oscillation search ) je experiment ve fyzice částic určený ke studiu fenoménu oscilací neutrin, poprvé objevený v experimentu Super-Kamiokande (Super-K) v roce 1998. Neutrina produkovaná NuMI („neutrina z hlavního injektoru“) ve Fermilabu poblíž Chicaga jsou poté pozorována dvěma detektory, z nichž jeden se nachází velmi blízko místa, kde se vytváří svazek neutrin („Near Detector“), a další mnohem větší detektor se nachází ve vzdálenosti 735 km. v severní Minnesotě („daleký detektor“).
Experiment MINOS začal detekovat neutrina z paprsku NuMI v únoru 2005. 30. března 2006 oznámila spolupráce MINOS, že analýza původních dat shromážděných v roce 2005 je v souladu s oscilacemi neutrin s parametry oscilace, které jsou v souladu s měřeními super-K [1] . MINOS přijal poslední neutrina z paprskové linie Numi o půlnoci 30. dubna 2012. [2] [3] . Poté byl upgradován na MINOS+, který začal přijímat data v roce 2013. Experiment byl zastaven 29. června 2016 a vzdálený detektor byl demontován a odstraněn.
V experimentu jsou dva detektory.
Oba detektory MINOS jsou ocelové scintilační vzorkovací kalorimetry , vyrobené ze střídajících se rovin zmagnetizované oceli a plastových scintilátorů. Magnetické pole slouží k vychylování trajektorií mionů vzniklých při interakci mionových neutrin s cílem, což umožňuje odlišit interakce s neutriny od interakcí s antineutriny. Tato vlastnost detektorů MINOS umožňuje MINOS vyhledávat narušení CPT s atmosférickými neutriny a antineutriny.
NuMI používá hlavní injektor 120-GeV k vytvoření paprsku neutrin a protonové pulsy zasáhnou vodou chlazený grafitový terč. Při interakci protonů s materiálem terče vznikají piony a kaony , které jsou fokusovány magnetickým polem řídicího systému. Následné rozpady pionů a kaonů generují paprsek neutrin . Většina jsou mionová neutrina s malou kontaminací elektronovými neutriny . Neutrinové interakce v blízkém detektoru se používají k měření počátečního toku neutrin a energetického spektra. Naprostá většina neutrin, která díky slabé interakci neinteragují s hmotou, projde detektorem Near a 734 km hornin, poté vzdáleným detektorem a do vesmíru. Na cestě do Súdánu se asi 20 % mionových neutrin během oscilací změní na jiné typy .
MINOS měří rozdíl ve složení paprsku neutrin a distribuci energie v detektorech na blízko a na dálku, aby poskytla přesná měření rozdílu druhé mocniny hmotnosti neutrin a směšovacího úhlu . Kromě toho MINOS hledá výskyt elektronových neutrin ve vzdáleném detektoru a buď změří nebo stanoví limit pravděpodobnosti oscilací mionových neutrin do elektronových neutrin.
29. července 2006 Minos Collaboration publikoval článek, ve kterém prezentovali svá počáteční měření parametrů oscilace získaných ze zmizení mionových neutrin. Jsou to : Δm2
23= 2,74+0,44
−−0,26 × 10-3 eV2 / c4 a sin2 ( 2823 ) > 0,87 ( 68 % hladina spolehlivosti ). [6] [7]
V roce 2008 MINOS zveřejnil další výsledek využívající více než dvojnásobek předchozích dat (3,36×10 20 srážky protonů na cíli; včetně prvního souboru dat). Toto je nejpřesnější měření Δ m 2 . Výsledky : ∆m2
23= 2,43+0,13
−−0,13 × 10-3 eV2 / c4 a sin2 ( 2823 ) > 0,90 ( 90 % hladina spolehlivosti ) . [osm]
V roce 2011 byly výše uvedené výsledky opět aktualizovány s použitím více než 2x vzorkování dat (7,25 x 10 20 expozice protonů na cíl) a zlepšenou metodikou analýzy. Výsledky : ∆m2
23= 2,32+0,12
−−0,08 × 10 -3 eV 2 /c 4 a sin 2 2 8 23 ) > 0,90 (90% hladina spolehlivosti ). [9]
V letech 2010 a 2011 MINOS oznámila výsledky, že mezi antineutriny a neutriny existuje rozdíl ve vymírání, a tedy i hmotnosti, což by narušilo symetrii CPT . [10] [11] [12] Po vyhodnocení dodatečných údajů v roce 2012 však MINOS oznámil, že se tato mezera zmenšila a již nedochází k překročení. [13] [14]
Výsledky měření kosmického záření detektorem MINOS Far Detector ukázaly, že existuje silná korelace mezi naměřeným vysoce energetickým kosmickým zářením a teplotou stratosféry . Poprvé se ukázalo, že denní fluktuace sekundárního kosmického záření z podzemního mionového detektoru jsou spojeny s meteorologickými jevy planetárního měřítka ve stratosféře, jako je náhlé oteplení stratosféry [15] , stejně jako změna ročních období. [16] Detektor vzdálenosti MINOS je také schopen pozorovat úbytek kosmického záření způsobeného Sluncem a Měsícem . [17]
V roce 2007 byla během experimentu s detektory Minos zjištěna rychlost pohybu 3 neutrin 1,000051 ± (29) s pravděpodobností 68 % spolehlivosti as pravděpodobností 99 % spolehlivosti v intervalu mezi 0,999976 c a 1,000126 c . Centrální hodnota byla nad rychlostí světla; nejistota však byla dostatečně velká, že výsledek také nevylučoval rychlosti menší nebo rovné světlu na této vysoké úrovni spolehlivosti. [18] [19]
Poté, co byly detektory pro projekt v roce 2012 upgradovány, MINOS opravil svůj původní výsledek a zjistil shodu s rychlostí světla s rozdílem v dobách příchodu −0,0006 % (±0,0012 %) mezi neutriny a světlem. Budou provedena další měření. [dvacet]
| Experimenty a detektory ve fyzice neutrin | |
|---|---|
| Objevy |
|
| Provozní |
|
| Ve výstavbě |
|
| ZAVŘENO |
|
| Doporučeno |
|
| Zrušeno |
|
