OPERA (эксперимент)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Детектор OPERA

OPERA (англ. Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) — эксперимент по изучению нейтринных осцилляций. Он направлен на доказательство гипотезы превращения одних типов нейтрино (электронные, мюонные и тау-нейтрино) в другие. В 2010 году в рамках эксперимента были получены прямые доказательства того, что мюонные нейтрино могут превращаться в тау-нейтрино[1].

Для эксперимента используется пучок мюонных нейтрино, создаваемый протонным суперсинхротроном (SPS) ЦЕРН в Женеве направленный в подземную лабораторию Гран-Сассо (LNGS), где находится детектор OPERA, использующийся в первую очередь для выявления тау-нейтрино, появляющихся от осцилляций мюонных нейтрино. Путь в 732 километра от ЦЕРН до лаборатории Гран-Сассо занимает у частиц 3 миллисекунды. Детектор проекта OPERA состоит из примерно 150 тысяч элементов (т.н. «кирпичей» (brick)) общей массой 1300 тонн: свинцовых пластин, прослоенных эмульсионной плёнкой весом 8,3 кг каждая[2]. Кроме них аппарат комплектуется электронными детекторами и другой вспомогательной инфраструктурой. Его сооружение было начато в 2003 году и завершено весной-летом 2008 года. В данный момент эксперимент в своей активной фазе.

В проекте OPERA принимают участие примерно 200 физиков из 36 институтов и 13 стран, в том числе и из России[3].

Результаты 2011 года[править | править вики-текст]

Схема эксперимента, система синхронизации и карта, на которой показаны расположение ЦЕРН, Гран-Сассо и траектория нейтрино.

22 сентября 2011 года в архиве электронных препринтов появился препринт статьи, в которой авторами анализируются возможные причины, приводящие к сверхсветовой скорости перемещения нейтрино от источника до детектора[4][5]. Однозначной трактовки полученных результатов нет.

Позднее[когда?] эксперимент был повторен тем же проектом на той же установке с измененной методикой: нейтрино отправлялись короткими импульсами длительностью 3 нс с интервалом в 524 нс, в результате чего было достоверно зарегистрировано 20 нейтрино. Измерение их скорости подтвердило первоначальные предположения об их движении со сверхсветовой скоростью[6][7].

В феврале 2012 года удалось выявить некоторые предполагаемые аппаратные ошибки в работе использованного нейтринного детектора OPERA. Однако это не прояснило ситуацию окончательно, поскольку эти погрешности могли иметь противоположное влияние на измерение скорости нейтрино, а их точная величина не была установлена. Первый возможный источник погрешности — осциллятор, который используется для получения метки времени для синхронизации с GPS, — мог привести к переоценке времени полёта нейтрино. Второй — разъём оптоволоконного кабеля, который передаёт сигнал GPS на часы OPERA. Его неправильная работа могла приводить к недооценке времени полёта нейтрино.[8][9]

Повторные опыты были проведены в рамках эксперимента ICARUS. Этот детектор нейтрино также расположен в лаборатории Гран-Сассо и также способен ловить частицы, посылаемые из ЦЕРНа. Результаты опытов с короткими пучками частиц на ICARUS показали, что нейтрино достигли детектора в точном соответствии с теорией, то есть они не двигались быстрее света в вакууме.

В мае 2012 года OPERA провела ряд контрольных экспериментов и пришла к окончательному выводу, что причиной ошибочного вывода о сверхсветовой скорости стал технический дефект. Разъём оптического кабеля был не полностью зафиксирован, что приводило к ослаблению оптического сигнала и значительному увеличению задержки в электрической схеме детектирования синхронизирующего импульса ESAT PPmS при его передаче от GPS к мастер-часам OPERA[10][11][12][13].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Физики достоверно обнаружили нейтрино-оборотни. Lenta.ru (6 марта 2010). Проверено 25 июня 2010.
  2. The OPERA Detector. Официальный сайт эксперимента OPERA. Проверено 25 июня 2010.
  3. The OPERA Collaboration. Официальный сайт эксперимента OPERA. Проверено 25 июня 2010.
  4. Элементы — новости науки: Эксперимент OPERA сообщает о наблюдении сверхсветовой скорости нейтрино
  5. http://static.arxiv.org/pdf/1109.4897.pdf
  6. Эксперимент OPERA подтверждает предыдущие данные о нейтрино, летящих быстрее скорости света. " DailyTechInfo — Новости науки и технологий, новинки техники
  7. http://inspirehep.net/record/928153/files/arXiv:1109.4897.pdf?version=3
  8. http://www.nature.com/news/flaws-found-in-faster-than-light-neutrino-measurement-1.10099
  9. http://www.nature.com/news/timing-glitches-dog-neutrino-claim-1.10123
  10. Эксперимент OPERA окончательно «закрыл» сверхсветовые нейтрино.
  11. https://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/neutrinos/neutrinos-faster-than-light/opera-what-went-wrong/
  12. https://arxiv.org/pdf/1109.4897.pdf 6.1 Measurements performed during the 2011 CNGS winter shut down
  13. Фотография разъёма до и после закручивания гайки

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]