A Daya Bay Reactor Experiment Neutrino, um operacional colaboração multinacional no sul da China, acaba de comunicar os primeiros resultados de sua pesquisa para a peça, passada mais ilusória de um enigma de longa data: como é que os neutrinos podem aparecer a desaparecer à medida que viajam? A surpreendente resposta abre um portal para uma nova compreensão da física fundamental e pode, eventualmente, resolver o enigma de por que existe muito mais matéria do que antimatéria comum no universo hoje.
Cada detector antineutrino em Daya Bay é revestido com tubos fotomultiplicadores para pegar o leve rastro de reações antineutrino nos fluidos cintilador que enchem os detectores. (Crédito: Foto Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory)
Viajando a próxima da velocidade da luz, os três básicos neutrino "" - sabores de electrões, muon, e tau neutrinos, bem como os seus correspondentes antineutrinos - misturar e oscilam (transformar), mas esta actividade é extremamente difícil de detectar . De 24 de dezembro de 2011, até 17 de fevereiro de 2012, os cientistas na colaboração Bay Daya observado dezenas de milhares de interações de antineutrinos de elétrons, capturados por seis detectores maciços enterrados nas montanhas junto aos reatores nucleares poderosas da China Guangdong Nuclear Power Group. Estes reatores, em Daya Bay e perto de Ling Ao, produzem milhões de quatrilhões de elétrons indescritível antineutrinos a cada segundo.
Veja também: Materiais fornecidos pelo DOE / Lawrence Berkeley National Laboratory .
Os dados copiosos revelou pela primeira vez o forte sinal do efeito que os cientistas estavam procurando, um assim chamado "ângulo de mistura" chamado theta 1-3 (escrito θ 13), que os pesquisadores mediram com precisão incomparável. Theta 1-3, o último ângulo de mistura a ser medido com precisão, expressa como neutrinos de elétrons e seu antineutrino mistura homólogos e mudar para os outros sabores. Primeiros resultados da Daya Bay colaboração indicam que o pecado θ 2 2 13 é igual a 0,092 mais ou menos 0,017.
"Este é um novo tipo de oscilação de neutrinos, e é surpreendentemente grande", diz Wang Yifang do Instituto Chinês de Física de Altas Energias (IHEP), co-porta-voz e gerente de projeto chinês do experimento Bay Daya. "Nossa medição precisa irá completar a compreensão da oscilação de neutrinos e pavimentar o caminho para o entendimento futuro da assimetria matéria-antimatéria no universo."
Neutrinos, as partículas wispy que inundaram o universo nos primeiros momentos após o big bang, são continuamente produzidos nos corações de estrelas e outras reações nucleares. Intocada pelo eletromagnetismo, eles respondem apenas com a força nuclear fraca e gravidade ainda mais fraca, passando principalmente por tudo desimpedido de planetas com as pessoas. O desafio de capturar essas partículas indescritíveis inspirou a Daya Bay colaboração na colocação de design e preciso de seus detectores.
"Embora estejamos ainda dois detectores tímidos do planejamento experimental completo, nós tivemos um sucesso extraordinário para detectar o número de antineutrinos de elétrons que desaparecem à medida que viajam das reatores para os detectores de dois quilômetros de distância", afirma Kam-Biu Lucas de o Departamento de Energia dos EUA, Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e da Universidade da Califórnia em Berkeley. Lucas é co-porta-voz da Baía de Daya Experiência e participação cabeças dos EUA. "O que não esperávamos era o desaparecimento considerável, equivalente a cerca de seis por cento. Embora desaparecimento tem sido observado em outro experimento reator através de grandes distâncias, este é um novo tipo de desaparecimento para o elétron reator antineutrino."
A Daya Bay experimento conta o número de antineutrinos de elétrons detectados nas salas mais próximas da Baía de Daya e reatores Ling Ao e calcula quantas atingiria os detectores no Salão Longe se não houvesse oscilação. O número que, aparentemente, desaparecer a caminho (oscilando em outros sabores, na verdade) dá o valor de teta 1-3. Devido à disposição near-hall/far-hall, não é ainda necessário ter uma estimativa precisa do fluxo antineutrino a partir dos reactores.
"Mesmo com apenas os seis detectores já em operação, que têm mais massa alvo do que qualquer experimento similar, mais potência do reator tanto ou mais", diz William Edwards, Berkeley Lab e UC Berkeley, o projeto dos EUA e gerente de operações para o Experimento Bay Daya . Desde Daya Bay continuará a ter uma taxa de interação maior do que qualquer outro experimento, Edwards explica, "é a teta líder 1-3 experiência no mundo."
Os primeiros resultados mostram que Daya Bay teta 1-3, uma vez que temia estar perto de zero, ao contrário, é "relativamente grande", Kam-Biu Lucas observa, acrescentando que "a natureza foi boa para nós." Nos próximos meses e anos os resultados iniciais serão desenvolvidas através da recolha de dados muito mais e redução de erros estatísticos e sistemáticos.
"A Daya Bay experimento planeja parar a corrente de dados de tomar este verão para instalar um segundo detector no Ling Ao Perto Hall, e um detector de quarta no Salão Far, completando o projeto experimental", diz Wang Yifang.
Resultados refinados vai abrir a porta a novas investigações e influenciar a concepção de futuros experimentos de neutrinos - incluindo como determinar quais os sabores de neutrinos são as mais massivas, se existe uma diferença entre o neutrino e antineutrino oscilações e, eventualmente, por que há mais matéria do que antimatéria no universo - porque estas foram provavelmente criados em quantidades iguais no Big Bang e deveria ter aniquilado completamente um do outro, a verdadeira questão é porque há alguma matéria no universo em tudo.
"Tem sido muito gratificante poder trabalhar com tal colaboração um destaque internacional no mundo mais sensível experiência reator neutrino", diz Steve Kettell do Brookhaven National Laboratory, o cientista-chefe do esforço dos EUA. "Este momento é emocionante porque nós finalmente observado todos os três ângulos de mistura, e agora o caminho está liberado para explorar os restantes parâmetros de oscilação de neutrinos."
"Isso é realmente notável", diz Wenlong Zhan, vice-presidente da Academia Chinesa de Ciências e presidente da Sociedade Chinesa Física. "Esperávamos por um resultado positivo quando decidimos financiar o projeto, mas nunca imaginei que poderia vir tão depressa!"
"Trabalho em equipe exemplar entre os parceiros que levou a esta excelente desempenho", diz James Siegrist, DOE Diretor Associado de Ciência para a Física de Altas Energias. "Estes resultados notáveis primeiros são apenas o começo para o mundo tudo experimento reator neutrino."
Veja também: Materiais fornecidos pelo DOE / Lawrence Berkeley National Laboratory .
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