В Китае введены в эксплуатацию два детектора антинейтрино

В Китае введены в эксплуатацию два детектора антинейтрино

Текст: Дмитрий Сафин

Международная коллаборация Daya Bay, в которую входят учёные из США, Китая, России, Чехии, Гонконга и Тайваня, ввела в эксплуатацию два детектора антинейтрино, установленных на юге Китая в нескольких десятках километров от Гонконга.

Основной задачей эксперимента Daya Bay станет изучение нейтринных осцилляций, превращений нейтрино разных поколений — электронных, мюонных или таонных — друг в друга. Это явление можно охарактеризовать как периодическое изменение вероятности обнаружения определённого сорта нейтрино по мере движения частиц. Период превращений, заметим, обратно пропорционален разности квадратов масс частиц — а значит, хотя бы у одной из них должна быть ненулевая масса; в оригинальный вариант Стандартной модели такие свойства нейтрино не включаются.

Для описания осцилляций используют матрицу Понтекорво — Маки — Накагавы — Сакаты и так называемые углы смешивания θ₁₂, θ₂₃ и θ₁₃. Первые два угла уже измерены, а значение третьего, самого маленького, ограничено сверху. В настоящее время сразу несколько научных групп пытаются оценить величину θ₁₃, и теперь к ним присоединяется Daya Bay.

Первая пара детекторов антинейтрино, задействованных в эксперименте (фото Karsten Heeger, University of Wisconsin).

Физики, занятые в проекте, рассчитывают на использование восьми однотипных детекторов, которые должны быть смонтированы в трёх подземных залах, обеспечивающих хорошую естественную защиту от космических лучей. Каждый детектор заполнят 20 тоннами жидкого сцинтиллятора с примесью гадолиния, а массивы фотоэлектронных умножителей будут регистрировать следы взаимодействия вещества сцинтиллятора с антинейтрино.

Роль источников электронных антинейтрино в эксперименте сыграют ядерные реакторы атомных электростанций Daya Bay и Ling Ao. Первый подземный зал, в котором находятся два приступивших к работе детектора, расположен примерно в 300 м от Daya Bay, второй — в полукилометре от Ling Ao, а третий — приблизительно в 2 км от обеих электростанций. Две пары «ближних» детекторов будут измерять параметры пучков антинейтрино, выдаваемых реакторами, а четвёрка «дальних» — следить за «исчезновением» электронных антинейтрино из пучков, вызванным осцилляциями.

Приборы во втором зале, как планируется, начнут собирать данные осенью этого года, а вся система из восьми детекторов вступит в строй в июне 2012-го.

Массивы фотоэлектронных умножителей, окружающих ёмкости с жидким сцинтиллятором (фото Roy Kaltschmidt, LBNL).

Подготовлено по материалам Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.