MINOS
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8e/MINOS_Project_in_Soudan_Mine.jpg/220px-MINOS_Project_in_Soudan_Mine.jpg)
MINOS (англ. Main injector neutrino oscillation search) — эксперимент физики элементарных частиц, предназначенный для изучения феномена осцилляций нейтрино, впервые обнаруженных в эксперименте Супер-Камиоканде (Super-K) в 1998 году. Нейтрино, производимые NuMI («нейтрино от главного инжектора») в Фермилабе вблизи Чикаго, затем наблюдаются двумя детекторами, один расположен очень близко к тому месту, где производится нейтринный луч («Ближний детектор»), и ещё один гораздо более крупный детектор, расположенный в 735 км в северной Миннесоте («дальний детектор»).
Эксперимент MINOS начал обнаруживать нейтрино из пучка NuMI в феврале 2005 года. 30 Марта 2006 года, коллаборация MINOS объявила, что анализ исходных данных, собранных в 2005 году, соответствует нейтринным осцилляциям с параметрами колебаний, которые согласуются с измерениями супер-К[1]. MINOS получил последние нейтрино от линии пучка Нуми в полночь 30 апреля 2012 года.[2][3]. Затем он был обновлён до MINOS+, который начал принимать данные в 2013 году. Эксперимент был остановлен 29 июня 2016 года, а дальний детектор был демонтирован и удалён.
Детекторы
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/84/MINOS_service_building_at_Fermilab.jpg/220px-MINOS_service_building_at_Fermilab.jpg)
В эксперименте есть два детектора.
- Ближний детектор аналогичен дальнему детектору по конструкции, но меньше по размеру и имеет массу 980 tons (t). Он расположен в Фермилабе, в нескольких сотнях метров от графитовой мишени, с которой взаимодействуют протоны примерно в 100 метрах под землёй. Ввод в эксплуатацию близкого детектора был произведён в декабре 2004 года и в настоящее время он полностью функционирует.
- Дальний детектор имеет массу 5,4 kt. Он расположен в шахте Судан на севере штата Миннесота на глубине 716 метров. Дальний детектор был полностью введён в эксплуатацию с лета 2003 года, и принимает данные о космических лучах и атмосферных нейтрино с самого начала своего строительства.
Оба детектора MINOS представляют собой стальные сцинтилляторные пробоотборные
Пучок нейтрино
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/NuMI_Target_Hall_at_Femilab.jpg/220px-NuMI_Target_Hall_at_Femilab.jpg)
Для производства в NuMI потока нейтрино используется главный инжектор мощностью 120 ГэВ, протонные импульсы попадают в охлаждаемую водой графитовую мишень. В ходе взаимодействия протонов с материалом мишени образуются пионы и каоны, которые фокусируются магнитным полем управляющей системы. Последующие распады пионов и каонов генерируют пучок нейтрино. Большинство из них мюонные нейтрино, с небольшим электронным нейтринным загрязнением. Нейтринные взаимодействия в ближнем детекторе используются для измерения начального потока нейтрино и энергетического спектра. Подавляющее большинство нейтрино, вследствие слабого взаимодействия не взаимодействующее с материей, проходит через Ближний детектор и 734 км горных пород, затем через дальний детектор и в космос. На пути к Судану находится около 20 % мюонных нейтрино в ходе осцилляций превращаются в другие типы.
Физические цели и результаты
MINOS измеряет разницу в составе пучка нейтрино и распределении энергии в ближних и дальних детекторах с целью получения прецизионных измерений квадратичной разности масс нейтрино и угла смешивания. Кроме того, MINOS ищет появление электронных нейтрино в дальнем детекторе, и будет либо измерять, либо устанавливать предел вероятности осцилляций мюонных нейтрино в электронные нейтрино.
29 июля 2006 года коллаборация «Минос» опубликовала статью, в которой они представили свои первоначальные измерения параметров колебаний, полученные по исчезновению мюонных нейтрино. Они таковы: Δm2
23 = 2,74+0,44
−−0,26 × 10−3 eV2/c4 and sin2(2823) > 0.87 (68 %
В 2008 году компания MINOS опубликовала ещё один результат, используя более чем в два раза больше предыдущих данных (3.36×1020 протонных соударений о мишень; с учётом первого набора данных). Это наиболее точное измерение Δm2. Результаты: Δm2
23 = 2,43+0,13
−−0,13 × 10−3 eV 2/c4 and sin2(2823) > 0.90(90 %
В 2011 году вышеприведённые результаты были вновь обновлены с использованием более чем двукратной выборки данных (экспозиция 7,25×1020 протонов на мишень) и усовершенствованной методологии анализа. Результаты: Δm2
23 = 2,32+0,12
−−0,08 × 10−3 eV2/c 4 and sin2 2823) > 0.90 (90 %
В 2010 и 2011 годах MINOS сообщил результаты, согласно которым существует разница в исчезновении и, следовательно, массах между антинейтрино и нейтрино, что нарушило бы CPT-симметрию.[10][11][12] Однако после того, как в 2012 году были оценены дополнительные данные, MINOS сообщил, что этот разрыв сократился и никакого превышения больше нет.[13][14]
Результаты измерений космических лучей на Дальнем детекторе MINOS показали, что существует сильная корреляция между измеренными космическими лучами высокой энергии и температурой стратосферы. Впервые показано, что суточные колебания вторичных космических лучей от подземного мюонного детектора связаны с планетарным масштабом метеорологические явления в стратосфере, такие как внезапное потепление стратосферы[15], а также смена времён года.[16] Дальний детектор MINOS также способен наблюдать уменьшение космических лучей, вызванных Солнцем и Луной.[17]
Скорость нейтрино
В 2007 году в ходе эксперимента с детекторами Миноса была обнаружена скорость движения 3 нейтрино, равная 1,000051 ± (29) при 68 %
После того, как детекторы для проекта были модернизированы в 2012 году, MINOS скорректировал их первоначальный результат и нашёл согласие со скоростью света, с разницей во времени прибытия −0,0006 % (±0,0012 %) между нейтрино и светом. Будут проведены дальнейшие измерения.[20]
Примечания
- ↑ "MINOS experiment sheds light on mystery of neutrino disappearance" (Press release). 2006-03-30. Архивировано из оригинала 19 сентября 2007. Дата обращения: 3 августа 2009.
- ↑ MINOS Run Period Run Subrun Ranges (MRPRSR) . Дата обращения: 4 ноября 2012. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года.
- ↑ de Jong, Jeffrey 'Final' MINOS Results (12 сентября 2012). Дата обращения: 13 декабря 2012. Архивировано 14 июля 2014 года.
- ↑ Basu, Paroma (2006-03-30). "Physicists Say Multi-million Dollar Experiment Advancing Smoothly". Wisconsin Online. Архивировано 5 марта 2016. Дата обращения: 14 августа 2015.
- ↑ Site map of NuMI/MINOS . Fermilab. Дата обращения: 14 августа 2015. Архивировано 22 апреля 2016 года.
- .
- .
- ↑ P. Adamson et al. Measurement of neutrino oscillations with the MINOS detectors in the NuMI beam (англ.) // .
- .
- ↑ New measurements from Fermilab's MINOS experiment suggest a difference in a key property of neutrinos and antineutrinos . Fermilab press release (14 июня 2010). Дата обращения: 14 декабря 2011. Архивировано 2 декабря 2011 года.
- .
- .
- ↑ Fermilab experiment announces world's best measurement of key property of neutrinos . Fermilab press release (5 июня 2012). Дата обращения: 20 июня 2012. Архивировано 4 июля 2012 года.
- .
- doi:10.1029/2008GL036359. — . Архивировано23 июля 2018 года.
- .
- .
- .
- New York Times. Архивировано26 июня 2018. Дата обращения: 2 мая 2020.
That group found, although with less precision, that the neutrino speeds were consistent with the speed of light.
- ↑ MINOS reports new measurement of neutrino velocity . Fermilab today (8 июня 2012). Дата обращения: 8 июня 2012. Архивировано 13 июня 2012 года.