도넛

DONUT
이 기사는 페르밀라브 실험에 관한 것이다. 다른 용도는 도넛(동음이의)을 참조하십시오.
DONUT 디텍터의 개략도 개요

도넛(DONUT, nu tau, E872)은 타우 중성미자 상호작용 탐색 전용 페르밀라브 실험이었다. 검출기는 1997년 여름 몇 달 동안 작동했고, 타우 중성미자를 성공적으로 검출했다.[1] 스탠더드 모델이 예측한 마지막 렙톤의 존재를 확인했다.[2] 실험의 데이터는 타우 중성미자 자기 모멘트에[3] 상한을 두고 그 상호작용 단면을 측정하는 데도 사용되었다.[4]

원리

DONUT에서는 테바트론에 의해 가속된 양성자가 마멸된 메손의 부패를 통해 타우 뉴트리노를 생산하는데 사용되었다. 자석과 벌크 물질(대부분 철과 콘크리트)의 시스템에 의해 가능한 많은 원치 않는 배경 입자를 제거한 후, 빔은 핵 에멀전 몇 장을 통과했다. 매우 드문 경우에서 중성미자 중 하나가 검출기에 상호 작용하여 에멀전에 가시적인 트랙을 남기는 전기로 충전된 입자를 생성하며 섬광기와 드리프트 챔버 시스템에 의해 전자적으로 등록될 수 있다.[1]

전자 정보를 사용하여 가능한 중성미자 상호작용을 식별하고 추가 분석을 위해 선택했다. 이것은 에멀전 시트를 사진적으로 개발하여 입자가 그 시트를 통과하는 어떤 흔적도 작은 검은 점으로 나타나게 하는 것을 의미했다. 이러한 점들을 후속 시트에 걸쳐 연결함으로써 각 입자가 취했던 경로를 재구성하고 중성미자 상호작용이 확인되었다. 중성미자 상호작용의 특징적인 특성은 여러 개의 트랙이 아무런 유도 없이 갑자기 나타난 것이었다. 타우 중성미자는 타우 렙톤이 붕괴된 것을 나타내는 몇 밀리미터 후에 "꼬임"을 보이는 트랙 중 하나에 의해 확인되었다.[1]

결과

2000년 7월, 도넛 협회는 타우 중성미자 상호작용에 대한 최초의 관측을 발표했다. 이 결과는 4개의 이벤트에 불과했지만 신호는 예상 배경(0.34±0.05 이벤트)을 훨씬 초과했으며 p-값은 3.5 시그마 전후인 4×10이다−4. 이것은 정상적인 입증 기준 이하로 떨어지지만, 입자가 거기에 있을 것으로 예상되었기 때문에 일반적으로 받아들여졌다. 2008년의[3] 최종 보고서는 578개의 중성미자 사건의 총 표본에서 9개의 타우 중성미자 사건을 식별한다. 그것의 의미는 타우 중성미자가 지금까지 힉스 보슨을 제외하고는 직접적으로 관찰되지 않았던 표준 모델의 유일한 입자로 남아 있었다는 데 있다.[2]

도넛은 그 결과 자체 외에도 고에너지 중성미자 검출에 대한 새로운 기법 검증도 허용했는데, 특히 핵에멀전 시트에 철층이 섞여 교호작용 횟수가 증가하는 에멀전 클라우드 챔버가 눈에 띈다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c K. Kodama et al. (DONUT Collaboration) (2001). "Observation of tau neutrino interactions". Physics Letters B. 504 (3): 218–224. arXiv:hep-ex/0012035. Bibcode:2001PhLB..504..218D. doi:10.1016/S0370-2693(01)00307-0.
  2. ^ a b "Physicists Find First Direct Evidence for Tau Neutrino at Fermilab" (Press release). Fermilab. 20 July 2000.
  3. ^ a b K. Kodama et al. (DONUT Collaboration) (2008). "A first measurement of the interaction cross section of the tau neutrino". Physical Review D. 78 (5): 052002. arXiv:0711.0728. Bibcode:2008PhRvD..78e2002K. doi:10.1103/PhysRevD.78.052002.
  4. ^ R. Schwienhorst et al. (DONUT Collaboration) (2001). "A new upper limit for the tau-neutrino magnetic moment". Physics Letters B. 513 (1–2): 23–29. arXiv:hep-ex/0102026. Bibcode:2001PhLB..513...23D. doi:10.1016/S0370-2693(01)00746-8.

외부 링크