nad wietlne neutrina wyniki eksperymentu opera
Download
Skip this Video
Download Presentation
Nadświetlne neutrina – wyniki eksperymentu OPERA

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 38

Nadświetlne neutrina – wyniki eksperymentu OPERA - PowerPoint PPT Presentation


  • 116 Views
  • Uploaded on

Nadświetlne neutrina – wyniki eksperymentu OPERA. Ewa Rondio Narodowe Centrum Badań Jądrowych. RADA DO SPRAW ATOMISTYKI. Warszawa, 1 .12.2011. neutrina n - cząstki punktowe ... bez ładunku elektrycznego, (bez masy ?).

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Nadświetlne neutrina – wyniki eksperymentu OPERA' - irving


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
nad wietlne neutrina wyniki eksperymentu opera

Nadświetlneneutrina –wyniki eksperymentu OPERA

Ewa Rondio

Narodowe Centrum BadańJądrowych

RADA DO SPRAW ATOMISTYKI

Warszawa, 1 .12.2011

neutrina n cz stki punktowe bez adunku elektrycznego bez masy
neutrina n - cząstki punktowe ... bez ładunku elektrycznego, (bez masy ?)
  • istnienie n zaproponowano aby „uratować zasadę zachowania energii” w rozpadzie beta
  • Pauli powiedział, że zrobił rzecz straszną

postulując istnienie cząstki której nigdy nie uda się zaobserwować

ALE nie docenił experymentatorów

  • n nie wchodzą w skład ukłądów związanych
  • łamią symetrie P (odbicie lustrzane)
  • mamy różne „rodzaje” neutrin

 występują w różnych „zapachach”

n

źródło: http://chall.ifj.edu.pl/przygodazczastkami/

najbardziej nieuchwytne cz stki materii
najbardziej nieuchwytne cząstki materii

Neutrino?

F. Reines: „....najmniejsza porcja rzeczywistosci, jaką kiedykolwiek człowiek wymyślił.”

  • masa neutrina < 10-6 masy elektronu
  • ładunek elektryczny = 0
  • bardzo trudne do obserwacji
  •  biorą udział tylko w oddz. słabych

Odgrywają ważną rolę

w Modelu Standartowym

  • tworząparyznaładowanymileptonami
  • rodzajneutrinaokreślamyprzez lepton
  • którymutowarzyszywoddziaływaniu
najbardziej nieuchwytne cz stki materii a tymczasem
najbardziej nieuchwytne cząstki materiia tymczasem ....
  • Słońce emituje:2x1038ν/sek

Na Ziemię przybywa: > 4x1010ν/sec/cm2

  • Bardzo wiele neutrin powstało w Wielkim Wybuchu

teraz we Wszechświecie jest ok. 330 ν/cm3

    • 3 razy mniej niż fotonów, ale
    • 109 razy więcej niż nukleonów
model standardowy oddzia ywania
Model Standardowy – oddziaływania

oddz. silne

Z0

gluon

W-

W+

oddz. elekro-słabe

g

gluon

Z0

W-

W+

g

oddzia ywania elektro s abe semi leptonowe
Oddziaływania elektro-słabe (semi-leptonowe)

Rozpad bneutronu (postulat isntnienia „malej neutralnej czastki” - Pauli

‘odwrotny rozpad beta’

Wychwyt elektronu

neutrina cz stki nieuchwytne
Neutrina – cząstki nieuchwytne

Neutrin jest bardzo dużo ale także niezwykle trudno je złapać!

  •  Nie mają ładunku elektrycznego
  •  Bardzo słabo oddziałują z materią
  • Aby je zatrzymać potrzebny byłby ołowiany blok o grubości 3 lat świetlnych!!! (czyli ok. 2 miliony razy dłuższy niż odległość z Ziemi do Słońca)
  •  Do ich badania potrzebujemy dużych detektorów
  • i sprytnej metody detekcji:

Jak zarejestrować neutrino ?

cząstka naładowana: e, m, t

n

BUM!

Jądro atomowe

jak zaobserwowac neutrina
jakzaobserwowacneutrina?

rekonstrukcja – próbauzyskaniamaksimuminformacji: czas, energia ...

  • obserwacjacząsteknaładowanych
  • obserwacjaproduktówoddz. lubrozpaducząstekneutralnych
  • rekonstrukcjawierzchołkaoddziaływania

przykładoweprocesydlaoddziaływańnanukleonieielektronie

lepton identyfikuje

rodzajneutrina

możliwaobserwacjacząstekwtórnych

jedynyprocesdlamałychenergii

100 razymniejszyprzekrójczynny

detekcja oddzia ywa neutrin
detekcjaoddziaływańneutrin
  • detektoryscyntylacyjne
  • detektoryCzerenkowa

(woda, lód, wodamorska)

  • detektorytypu “przekładaniec”:

np. żelazo– scyntylator

  • emulsjejądrowe
  • komora TPC wypełniona

ciekłymargonem

zasada pomiaru pr dko ci neutrin
zasadapomiaruprędkościneutrin
  • prędkośćneutrin to wynikdzieleniadrogiprzezczas,

potrzebne jest więc

    • dokładnypomiardrogiprzebytejprzezneutrina: odległośćmiędzypunktemprodukcjiipunktemoddziaływania

i

    • pomiarczasuprzelotuneutrin

czas : określenieczasuprodukcjin

określenieczasuoddziaływaniawdalekimdetektorze

odległość : metodygeodezyjne

oczekiwanyefekt jest bardzomały– potrzebna jest bardzodużaodległość

analizaślepa – abyuniknąćobciążeńzwiązanychzsugerowaniasięoczekiwanymwynikiem

analiza czasu przelotu tof
analizaczasuprzelotu (ToF)

neutrinasąprodukowanewsposóbsztuczny

lecą pod ziemia do wielkiegodetektora

przygotowanegodo ichdetekcjiipomiaruczasu

slide13

OPERA – detektorywarstwowe:przekładaniec : - warstwaciężkiegomateriału - warstwaczuła (scyntylator)

emulsje j drowe
emulsjejądrowe

celemeksperymentu jest poszukiwanie

sygnałuoddziaływanianeutrina-tau

dotychczasopublikowanywynik:

jeden

kandydatnaoddziaływanie

nt

przygotowanie wi zki neutrin
przygotowaniewiązkineutrin
  • pomiarczasudlaprotonówprzedtarczą
  • ocenaczasumiędzyoddziaływaniemwtarczy a produkcjaneutrina
  • poprawka jest 1.4x10-2 ns
  • czasprzelotuodpunktuprodukcjido detektora OPERA 2439280.9 ns jeslizałożymyprędkośćświatła
profil czasowy proton w padaj cych na tarcz 10 5 m s
profilczasowyprotonówpadającychnatarczę – 10.5 ms

jeśliobserwujemyoddziaływaniew LNGS wiemytylkozktóregoimpulsu

slide18

czas jest liczonydlapierwszegosygnałuzarejestrowanegowdetektorze

  • potemrobisiepoprawkętakżebyotrzymaćczasnawejściu do detektora

oddziaływaniawskałach

przeddetektorem

oddziaływaniawewnątrzdetektora

rozk ady przed i po dopasowaniu przesuni cia
rozkładyprzedipodopasowaniuprzesunięcia
  • przesunięcie

(1048.5+/-6.9)ns

  • dopasowania

sądobre

chi2 ok. 1-1.2

ocena niepewno ci systematycznych
ocenaniepewnościsystematycznych

czas

odległość : GPS – 2 cm,

geodezyjnypomiarpodziemny – kilkanascie cm

wyniki dla podzbior w danych
wynikidlapodzbiorówdanych
  • ostatecznie:
  • względnaróżnicaprędkościneutrin
sprawdzenie zale no ci od energii
sprawdzeniezależnościodenergii
  • dlaoddziaływańkwazi-elastycznych (2_->2) możnawyznaczyćenergieneutrinamającpomiarmionu
  • podziałna 2 przedziały
  • niewidaćróżnicy

(D= 13.4+/-26.3 ns)

od czasu og oszenia wyniku wykonano kolejne sprawdzenia
Odczasuogłoszeniawynikuwykonanokolejnesprawdzenia :
  • dokładnaocenazmianodległościzwiązanazpływamiwywołanymiprzyciąganiemksiężyca- 2cm/rok
  • wiązkaporuszasiezgodniezkierunkiemobrotuZiemi – 2.2 ns, powiększaefektv>c
  • efektyrelatywistyczneigrawitacyjne – wpływnaodległość – max. 2cm
  • rozszerzanietermicznetarczy – zmianagęstości – max. 3 promile
  • dokładnośćpozycji proton  neutrino - 50 mm
nowe dane 22 x 6 xi 4 10 16 pot
nowedane: 22.X-6.XI, 4*1016 pot
  • zbieraniedanychzbardzokrótkiimpulsemprotonów

2 ns impuls, 524 ns przerwa

  • nietrzebarobićfituwiemykiedybyłimpulszktóregowidzimyoddziaływanie
    • zaobserwowano 20 oddziływań
    • czaswysłanianeutrinaznanyzdokładnością do 2 ns
przesuni cie d tof n tof c
przesunięcied = ToFn - ToFc
  • każdeoddziaływaniemożnaprzypisać do krótkiegoimpulsu
  • nie ma dopasowania
  • dt jest liczonadlakażdegooddziaływania
  • jużniewielkapróbkapozwalasprawdzićczy jest przesunięcie
  • d=(62.1+/-3.7) ns

zgodnezpoprzednimwynikiem

slide29
Troche historii-bo to niepierwszytakipomiarwcześniejwynikiembyłytylkoograniczenianaróżnicęprędkości
  • FNAL – neutrinanakrótkiejbazie, En>30GeV,

limit (v-c)/c < 4*10-5(publ. Phys.Rev.Lett, 1979)

  • MINOS – publikacjaz 2007 roku, podobne L,

maksimumenergii 3 GeV,

limit (v-c)/c<(5.1+/-2.9)*10-5 1.8 s

  • SN1987A , En ~10 MeV,

bazanaprawdędługa – 163 000 ly

limit (v-c)/c<2*10-9 <<< wynik OPERY !!!

minos przek adaniec warstwa ci kiego materia u warstwa czu a scyntylator
MINOS przekładaniec: - warstwaciężkiegomateriału- warstwaczuła (scyntylator)

dwadetektory – bliskiidaleki

MINOS

MINOS

neutrina z wybuchu sn1987a przylecia y 3 godziny wcze niej ni sygna wietlny
neutrina z wybuchu SN1987Aprzyleciały 3 godziny wcześniej niż sygnał świetlny

3 detektory zarejestrowały sygnał z supernowej:

 Kamiokande (Japonia) – 11 przypadków

 IMB (USA) – 8 przypadków

 Baksan (Rosja) – 5 przypadków

Tego typu sygnał pojawił się w detektorach neutrin i to on był oznaką wybuchy supernowej.

gdybyróżnicaprędkościbyła taka jakąwidzi OPERA

przyleciałyby 4 lataprzedświatłem !!!!

plany na przysz o
planynaprzyszłość:
  • wprzyszłymrokudłuższyokreszwiązkąimpulsową (2 ns – 100 ns)
  • udział 4 eksperymentówz Gran Sasso
    • OPERA
    • ICARUS
    • BOREXINO
    • LVD
  • niezależnezegary, kalibracja
  • wspólnainfrastrukturaw LNGS

różnetechnikidetekcji, czułośćnaefektysystematyczne, niezależnaanaliza

icarus

e-,15 GeV, pT=1.16 GeV/c

120 cm

CNGS e interaction, E=16.6 GeV

Vertex: 10,2p,3n,2 ,1e-

290 cm

CNGS  interaction, E=21.3 GeV

80 cm

Vertex: 3,5p,9n,3,1

300 cm

ICARUS
  • Detektor ciekłoargonowy (LAr)
  • Poszukiwanie oscylacji νμ=>ντ
  • Rejestracja produktów oddziaływań neutrin -> jonizacja ośrodka, rejestracja ładunku
borexino
Borexino
  • detektorscyntylacyjny, zbieradaneod 2007
  • badaneutrinaSłoneczne
  • akceptacjakilkarotniewiększaniżOpery
slide35
LVD
  • 23x13x10 metrów
  • działaod 1992 roku
  • monitorujeGalaktyke,
  • zadanie

rejestracjazapaścigrawitacyjnej

masywnejgwiazdy

element “Supernova Early Worning System –

SNEWS”

plany na przysz o1
planynaprzyszłość:
  • pomiaryplanowaneteżnapozostałychwiązkachneutrin (USA, Japonia)
  • pomiardlaanty-neutrin

czekamynadalszesprawdzenia, wyniktakzaskakujący, żewymagacałkowicieniezależnegopotwierdzeniawszystkichelementów

wi zka w japonii t2k tokaj do kamioki
wiązkawJaponiiT2K = Tokaj do Kamioki
  • mniejszaodległość, spodziewanyefekt ~25 ns
  • wiązkabędzieuruchomionawstyczniu 2012
podsumowanie
Podsumowanie
  • neutrinasątrudne do detekcji, ale mamycorazwięcejinformacjionich
  • pomiarprędkościneutrinadostarczyłzaskakującegowyniku, trwasprawdzanie
  • pierwszy test (główniemetodyanalizy) potwierdziłorginalnyzaskakującywynik
  • publikacjazostaławysłana do recenzentów
  • bogateplanynaprzyszłyrok

dziedzinawktórejwielesiędzieje

spodziewamysięnowychwynikówwnajbliższymczasie

ad