Маленький детектор нейтрино

Когда речь заходит о детектировании нейтрино на ум приходят огромные машины, заполненные тоннами воды. Вот так, например, выглядит изнутри детектор Super Kamiokande

Причина таких размеров проста — нейтрино очень слабо взаимодействуют с обычным веществом, и поэтому надо очень много атомов, чтобы увеличить вероятность столкновения нейтрино хотя бы с одним из них.

В то же время уже давно известна идея, как можно было бы значительно уменьшить размеры детекторов. В детекторах типа Super Kamiokande регистрируют столкновение нейтрино с ядрами водорода. Но ещё в 1974 году было показано, что значительно сильнее нейтрино взаимодействуют с ядрами более тяжёлых веществ. Сила его взаимодействия с ядром оказывается приблизительно пропорциональной квадрату числа нейтронов в ядре.

К сожалению, эта идея долгое время оставалась нереализованной по той причине, что чем тяжелее ядро, тем меньше приобретаемая им скорость после взаимодействия с нейтрино. Поэтому хотя количество актов столкновения с ядрами и увеличивалось, но каждый из эти актов был слишком слаб, чтобы его удалось обнаружить.

Решить ту проблему удалось только недавно. Учёным из проекта COHERENT удалось зарегистрировать столкновения нейтрино с ядрами цезия и иода в 15-килограммовом детекторе, заполненном иодидом цезия.

Внешний вид детектора COHERENT
© Jean Lachat/University of Chicago
Внешний вид детектора COHERENT © Jean Lachat/University of Chicago

Наблюдение проводились в подвале Оукриджской национальной лаборатории на установке Spallation National Source, производящей большое количество нейтрино. От фона детектор защищали слои бетона и гравия. За 300 дней работы удалось зарегистрировать около 130 актов столкновения нейтрино и ядер. Об этом экспериментаторы сообщают в статье, опубликованной в журнале Science.

Читайте также

Асимметрия нейтрино и антинейтрино проступает всё сильнее

Шесть причин следить за достижениями нейтринной физики

Нейтринная фабрика за 5 млрд евро

Подписывайтесь также на мой канал в Telegram.