Neutrino tertangkap sedang berinteraksi di Large Hadron Collider

besar Keluaran SGP 2020 – 2021.

Klaim ketenaran Large Hadron Collider adalah kemampuannya untuk mengungkap partikel subatom yang sulit dipahami. Tetapi ada satu kelas partikel yang tidak pernah dideteksi secara langsung, meskipun ia menghasilkannya dalam jumlah yang banyak. Neutrino, partikel elementer yang sangat kecil, berinteraksi sangat sedikit dengan materi sehingga mereka berlayar melalui detektor masif akselerator partikel tanpa disadari (SN: 4/8/21).

Sekarang, dalam percobaan bukti konsep, bukti pertama untuk interaksi neutrino di LHC telah terlihat, para peneliti dengan laporan kolaborasi FASER 13 Mei di arXiv.org. Teknik ini dapat membuka jendela ke neutrino pada energi yang interaksi partikelnya kurang dipahami.

Ini adalah kilasan pertama dari neutrino yang diproduksi dalam penumbuk partikel, sejenis akselerator partikel yang menghancurkan berkas partikel menjadi satu. Fisikawan telah mendeteksi neutrino dari akselerator partikel dengan menghancurkan seberkas partikel menjadi target diam, tetapi tidak dalam tabrakan. Mencari neutrino dalam tabrakan partikel memungkinkan para ilmuwan untuk menyelidiki energi yang lebih tinggi, tetapi juga membuat neutrino lebih sulit untuk dipelajari.

Untuk menangkap interaksi neutrino, para peneliti menggunakan detektor yang mengandung film yang mirip dengan yang digunakan dalam film fotografi. Ketika sebuah partikel bermuatan melewati sebuah film, ia meninggalkan jejak yang menandai di mana ia berada. Neutrino, yang tidak memiliki muatan listrik, tidak meninggalkan jejak di detektor. Tetapi ketika neutrino berinteraksi dengan materi di dalam detektor, ia menghasilkan semburan partikel bermuatan yang mengarah ke neutrino sebagai sumbernya.

Para peneliti menempatkan detektor mereka di wilayah yang dilewati neutrino saat mereka menembak maju dari tabrakan partikel di detektor ATLAS LHC. Setelah memperkirakan berapa banyak pendeteksian yang mungkin disebabkan oleh partikel lain yang dapat meniru neutrino, para peneliti melaporkan bahwa mereka menangkap sekitar enam interaksi neutrino.

LHC, yang terletak di dekat Jenewa, telah ditutup untuk peningkatan sejak 2018. Eksperimen, yang dilakukan tak lama sebelum penghentian, berfungsi sebagai uji coba untuk eksperimen di masa mendatang, yang disebut FASERν, yang akan dimulai saat LHC dimulai ulang pada tahun 2022. FASERν diharapkan dapat mendeteksi sekitar 10.000 neutrino selama periode operasi LHC berikutnya, dari tahun 2022 hingga 2024.

Dengan FASERν, peneliti akan mengukur penampang neutrino, ukuran seberapa besar kemungkinan partikel berinteraksi dengan material. Itu penting untuk dapat melakukan pengukuran lain pada neutrino. Misalnya, para ilmuwan dapat mempelajari tentang produksi neutrino energik dalam ledakan bintang dan sumber kosmik lainnya dengan mendeteksinya di Bumi. Tetapi untuk menentukan seberapa umum neutrino semacam itu, ilmuwan perlu mengetahui seberapa besar kemungkinan neutrino tersebut berinteraksi dengan detektor.

Penampang melintang bergantung pada energi partikel, dan di LHC, “kami dapat mempelajari rentang energi yang belum kami pelajari,” kata fisikawan partikel Tomoko Ariga dari Universitas Kyushu di Fukuoka, Jepang, anggota kolaborasi FASER.

Tidaklah mengherankan menemukan neutrino di LHC. “Ini bukan hasil yang menghancurkan Bumi,” kata fisikawan partikel Deborah Harris dari York University di Toronto dan Fermilab di Batavia, Illinois, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. Sebaliknya, ini menunjukkan bahwa mendeteksi neutrino di LHC adalah mungkin. “Ide ini tidak sepenuhnya gila,” katanya.

Related posts