FASER işbirliği, ölçüm kampanyası sırasında Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) üretilen nötrinolara ilişkin ilk gözlemini yaptı ve istatistiksel önemi parçacık fiziğinde bir keşif eşiğini aştı. Gözlem, müon nötrinolarını ve elektron nötrinolarının aday olaylarını içerir. Ek olarak, işbirliği, karanlık madde tarafından motive edilen bölgelerin hariç tutulmasını sağlayan karanlık foton aramalarına ilişkin sonuçlar sundu. FASER, daha fazla arama ve nötrino ölçümü sağlamak için daha fazla veri toplamayı hedefliyor. LHC’deki proton çarpışmalarında üretilen nötrinoların saptanması, astrofiziksel kaynaklardan gelen yüksek enerjili nötrinoların incelenmesine katkıda bulunabilir ve farklı nötrino türlerinin etkileşim mekanizmasının evrenselliğini test edebilir.
LHC’de çarpıştırıcı nötrinolarının ilk gözlemi, yeni fizik senaryolarını keşfetmenin yolunu açıyor.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) çarpışmalarda nötrinolar bol miktarda üretilse de, şimdiye kadar böyle bir çarpışmada hiç nötrino üretilmedi. yolu tespit edilmişti. LHC Run 3’ün başlamasından ve ölçüm kampanyasının başlamasından yalnızca dokuz ay sonra, FASER işbirliği, Rencontres de Moriond’un bu yılki elektrozayıf oturumunda çarpıştırıcı nötrinolara ilişkin ilk gözlemini duyurarak bu tabloyu değiştirdi. FASER özellikle müon nötrinolarını ve elektron nötrinolarının aday olaylarını gözlemledi. FASER’in eş sözcüsü Jamie Boyd, “İstatistiksel önemimiz kabaca 16 sigma, parçacık fiziğinde keşif eşiği olan 5 sigmayı çok aşıyor” diye açıklıyor.
Gözlemlerine ek olarak bir parçacık çarpıştırıcısındaki nötrinolar, FASER karanlık foton aramalarına ilişkin sonuçları sundu. Boş bir sonuçla, işbirliği daha önce keşfedilmemiş parametre uzayına sınırlar koyabildi ve karanlık madde tarafından motive edilen bölgeleri dışlamaya başladı. FASER, önümüzdeki yıllarda on kata kadar daha fazla veri toplayarak daha fazla arama ve nötrino ölçümü sağlamayı hedefliyor.
FASER (üstte) ve SND@LHC (altta) dedektörleri. Kredi: CERN
FASER, ATLAS’taki proton çarpışmalarında üretilen nötrinoları saptamak için ATLAS mağarasının her iki yanında yer alan iki yeni deneyden biridir. Tamamlayıcı deney SND@LHC de Moriond’da sekiz müon nötrino adayı olayını gösteren ilk sonuçlarını bildirdi. “Hâlâ arka plana yönelik sistematik belirsizliklerin değerlendirilmesi üzerinde çalışıyoruz. SND@LHC sözcüsü Giovanni De Lellis, çok ön bir sonuç olarak, gözlemimizin 5 sigma seviyesinde olduğu iddia edilebilir. SND@LHC detektörü, LHC Tüneline, LHC Run 3’ün başlaması için tam zamanında kuruldu.
Şimdiye kadar, nötrino deneyleri yalnızca uzaydan, Dünya’dan, nükleer reaktörlerden veya sabit hedef deneylerinden gelen nötrinoları inceliyordu. . Güney Kutbu’ndaki IceCube deneyi ile tespit edilebilenler gibi astrofiziksel nötrinolar oldukça enerjik olsa da, güneş ve reaktör nötrinoları genellikle daha düşük enerjilere sahiptir. CERN Kuzey ve eski Batı Bölgelerindekiler gibi sabit hedef deneylerindeki nötrinolar, birkaç yüz gigaelektronvolta (GeV) kadar olan enerji bölgesindedir. FASER ve SND@LHC, sabit hedefli nötrinolar ile astrofiziksel nötrinolar arasındaki boşluğu daraltarak çok daha yüksek bir enerji aralığını (birkaç yüz GeV ile birkaç TeV arasında) kapsıyor.
İşleyecekleri keşfedilmemiş fizik konularından biri katkıda bulunmak, astrofiziksel kaynaklardan gelen yüksek enerjili nötrinoların incelenmesidir. Aslında, LHC’deki nötrinoların üretim mekanizması ve kütle merkezi enerjileri, atmosferle kozmik ışın çarpışmalarında üretilen çok yüksek enerjili nötrinolarla aynıdır. Bu “atmosferik” nötrinolar, astrofiziksel nötrinoların gözlemlenmesi için bir arka plan oluşturur: FASER ve SND@LHC tarafından yapılan ölçümler, bu arka planı tam olarak tahmin etmek için kullanılabilir, böylece astrofiziksel nötrinoların gözlemlenmesinin yolu açılır.
Başka bir bu araştırmaların uygulaması, her üç tür nötrinonun da üretim hızını ölçmektir. Deneyler, aynı tür ana parçacık tarafından üretilen farklı nötrino türlerinin oranını ölçerek etkileşim mekanizmalarının evrenselliğini test edecek. Bu, nötrino sektöründe Standart Model’in önemli bir testi olacaktır.