A MINOS ( Main injector neutrino oscillation search ) egy részecskefizikai kísérlet, amelyet a neutrínó rezgések jelenségének tanulmányozására terveztek, és először a Super-Kamiokande (Super-K) kísérletben fedezték fel 1998-ban. A NuMI által előállított neutrínókat ("neutrínók a fő befecskendezőből") a Chicago melletti Fermilabban ezután két detektor figyeli, az egyik a neutrínósugár keletkezésének helyéhez nagyon közel található ("Near Detector"), egy másik, sokkal nagyobb detektor pedig 735 km-re található. Minnesota északi részén ("távoli detektor").
A MINOS kísérlet 2005 februárjában kezdte meg a neutrínók észlelését a NuMI-nyalábból. 2006. március 30-án a MINOS együttműködés bejelentette, hogy a 2005-ben gyűjtött eredeti adatok elemzése összhangban van a neutrínó oszcillációival olyan rezgési paraméterekkel, amelyek összhangban vannak a szuper-K mérésekkel [1] . A MINOS 2012. április 30-án éjfélkor kapta meg az utolsó neutrínókat a Numi nyalábvonalról. [2] [3] . Ezt követően MINOS+-ra frissítették, amely 2013-ban kezdett adatokat fogadni. A kísérletet 2016. június 29-én leállították, a távoli detektort leszerelték és eltávolították.
Két detektor van a kísérletben.
Mindkét MINOS detektor acél szcintillátor mintavevő kaloriméter , amely mágnesezett acél és műanyag szcintillátorok váltakozó síkjaiból készül. A mágneses mezőt a müonneutrínók és a célpont kölcsönhatása során keletkező müonok pályájának eltérítésére használják , ami lehetővé teszi a neutrínókkal való kölcsönhatások megkülönböztetését az antineutrínókkal való kölcsönhatásoktól. A MINOS detektorok ezen funkciója lehetővé teszi a MINOS számára, hogy CPT-sértéseket keressen légköri neutrínókkal és antineutrínókkal.
A NuMI 120 GeV-os főinjektort használ neutrínó nyaláb előállításához, és a protonimpulzusok egy vízhűtéses grafit célpontot találnak el. A protonok és a célanyag közötti kölcsönhatás során pionok és kaonok képződnek , amelyeket a vezérlőrendszer mágneses tere fókuszál. A pionok és kaonok ezt követő bomlásai neutrínó sugarat generálnak . A legtöbb müonikus neutrínó, kevés elektronneutrínóval . A közeli detektor neutrínó kölcsönhatásait a kezdeti neutrínó fluxus és energiaspektrum mérésére használják. A neutrínók túlnyomó többsége, amelyek a gyenge kölcsönhatás miatt nem lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, áthaladnak a Közeli detektoron és 734 km kőzeten, majd a távoli detektoron keresztül az űrbe. A Szudán felé vezető úton a müonneutrínók körülbelül 20%-a más típusú neutrínókká alakul az oszcillációk során .
A MINOS méri a neutrínó nyalábösszetételének és energiaeloszlásának különbségét a közeli és távoli detektorokban, hogy pontos mérést biztosítson a neutrínó tömegkülönbségének és keverési szögének négyzetében . Ezenkívül a MINOS az elektronneutrínók megjelenését keresi a távoli detektorban, és vagy megméri, vagy korlátozza a müon-neutrínó elektronneutrínókba való oszcillációinak valószínűségét.
2006. július 29-én a Minos Collaboration publikált egy cikket, amelyben bemutatták a müonneutrínók eltűnése során kapott oszcillációs paraméterek kezdeti méréseit. Ezek a következők : Δm2
23= 2,74+0,44
−−0,26 × 10 −3 eV 2 /c 4 és sin 2 (2 8 23 ) > 0,87 (68%-os megbízhatósági szint ). [6] [7]
2008-ban a MINOS egy újabb eredményt publikált, a korábbi adatok több mint kétszeresét használva (3,36 × 10 20 proton ütközés a célponton; beleértve az első adatsort). Ez a Δ m 2 legpontosabb mérése . Eredmények : ∆m2
23= 2,43
+0,13 −−0,13 × 10 −3 eV 2 /c 4 és sin 2 (2 8 23 ) > 0,90 (90%-os megbízhatósági szint ). [nyolc]
2011-ben a fenti eredményeket több mint kétszeres adatmintavételezéssel (célpontonként 7,25 x 10 20 proton expozíció) és továbbfejlesztett elemzési módszertannal frissítették. Eredmények : ∆m2
23= 2,32+0,12
−−0,08 × 10 −3 eV 2 /c 4 és sin 2 2 8 23 ) > 0,90 (90%-os megbízhatósági szint ). [9]
2010-ben és 2011-ben a MINOS arról számolt be, hogy különbség van az antineutrínók és a neutrínók kihalásában, és így tömegében, ami megtörné a CPT szimmetriáját . [10] [11] [12] A 2012-es további adatok kiértékelése után azonban a MINOS arról számolt be, hogy ez a különbség csökkent, és már nincs többlet. [13] [14]
A MINOS Far Detectorral végzett kozmikus sugárzás mérések eredményei azt mutatták, hogy szoros összefüggés van a mért nagy energiájú kozmikus sugarak és a sztratoszféra hőmérséklete között . Először mutatták ki, hogy a földalatti müondetektorból származó másodlagos kozmikus sugarak napi ingadozása a sztratoszférában megfigyelhető planetáris méretű meteorológiai jelenségekkel, például a sztratoszféra hirtelen felmelegedésével [15] , valamint az évszakok változásával hozható összefüggésbe. [16] A MINOS távoli detektor a Nap és a Hold által okozott kozmikus sugarak csökkenését is képes megfigyelni . [17]
2007-ben egy Minos detektorokkal végzett kísérlet során 3 neutrínó mozgási sebessége 1,000051 ± (29) volt 68%-os konfidencia valószínűséggel , és 99%-os valószínűséggel a 0,999976 c és 1,000126 c közötti intervallumban . A központi érték a fénysebesség felett volt; azonban a bizonytalanság elég nagy volt ahhoz, hogy az eredmény nem zárta ki a fénynél kisebb vagy azzal egyenlő sebességeket sem ezen a magas megbízhatósági szinten. [18] [19]
Miután a projekthez szükséges detektorokat 2012-ben korszerűsítették, a MINOS korrigálta kezdeti eredményét, és megegyezést talált a fénysebességben, a neutrínók és a fény érkezési idejében –0,0006%-os (±0,0012%) különbséggel. További mérésekre kerül sor. [húsz]
| Kísérletek és detektorok a neutrínófizikában | |
|---|---|
| Felfedezések |
|
| Üzemeltetési | |
| Építés alatt |
|
| Zárva |
|
| Javasolt |
|
| Törölve |
|
