物理學家正研究中微子-原子核散射過程

2020-12-21 09:46:25 來源: 俄羅斯衛星通訊社 作者: 俄羅斯衛星通訊社

俄羅斯正準備啟動RED-100實驗,以研究重原子氙(Xe)的相干彈性中微子-核散射(ceνns)。11月,設備交付到實驗現場——加里寧核電站。此前,在國立核研究大學MEPhI(俄羅斯莫斯科)在線召開了一次粒子物理學和天體物理學問題國際會議,會上,國立核研究大學公布了對氬原子(Аr)的相干彈性中微子-核散射(ceνns)的研究成果。

1974年,蘇聯和美國科學家在基本粒子強&弱相互作用標準模型框架內,預言了中微子在原子核內的彈性相干散射過程。

2017年,COHERENT國際合作組織成立,專門測試和研究中微子彈性相干散射過程。在俄羅斯方面,來自國立核研究大學MEPhI和阿里漢諾夫理論與實驗物理研究所的科學團隊參與了該組織。

COHERENT合作組織的俄羅斯參與者之一,國立核研究大學實驗核物理實驗室的研究員亞歷山大·庫姆潘表示, “2020年獲得的主要成果是首次測試了氬原子核的ceνns。目前40Ar是所測試ceνns的最輕的元素?!?/p>

據科學家介紹,ceνns測試使用的是CENNS-10液態氬閃爍探測器。該探測器被放置在橡樹嶺國家實驗室的散裂中子源(SNS)。

如今,SNS是世界上最強脈沖加速器中子源。

COHERENT合作組織的獨特優勢在于使用大電流加速器??茖W家知道產生的中微子的能量以及理論上它們應該與探測器目標相互作用的時刻。

標準模型預測ceνns過程的幾率與目標原子核中微子數的平方成正比。標準模型的預測在誤差范圍內由合作組織的實驗結果證實。

亞歷山大·庫姆潘還表示:“從科學的角度來看,中微子相干散射過程非常重要,因為它代表了一種新的獨立的渠道,既可以改善已知物理學,也可以尋找新的物理學?!?/p>

例如,對ceνns過程的了解對于研究超新星的誕生過程至關重要。ceνns是超新星誕生期間發生的主要過程之一,并且在中子星崩潰中起著重要作用,因為超新星誕生期間釋放的約99%的能量被中微子帶走。

此外,目標原子核內太陽中微子彈性相干散射將成為下一代探測器以大質量弱相互作用粒子(WIMP)形式尋找暗物質的主要本底。

獨特的是,ceνns與許多其它涉及基本粒子的過程不同,具有直接的實際應用——通過分析中微子輻射通量來監測核反應堆的狀態?,F代中微子探測器是多噸級的結構,規??氨群穗姀S。利用ceνns效應將有可能創建緊湊型移動設備,將其放置在反應堆附近,并且獨立于控制反應堆的技術過程監測反應堆活躍區域的狀態,包括監測反應堆運行過程中燃料同位素組成的變化。

自2017年7月至2018年12月,以液態氬作為中微子目標進行了第一階段物理測試。數據由美國和俄羅斯的兩個科學團隊獨立進行處理。兩組數據處理的結果使我們可以得出結論:首次成功使用液態氬探測器測試ceνns。

目前,CENNS-10探測器繼續收集數據,以獲得在ceνns框架內中微子與氬原子核相互作用的橫截面的更準確的數值。 此外,正在開發一個質量為一噸左右的液態氬CENNS-750探測器,以便更準確地研究ceνns過程。

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責任編輯: 龍云
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