DONUT ( Observación directa del nu tau , E872) fue un experimento en Fermilab dedicado a la búsqueda de interacciones de neutrinos tau . El detector funcionó durante unos meses en el verano de 1997 y detectó con éxito el neutrino tau. [1] Confirmó la existencia del último leptón predicho por el Modelo Estándar . [2] Los datos del experimento también se utilizaron para poner un límite superior en el momento magnético del neutrino tau [3] y medir su sección transversal de interacción . [4]
Principio
En DONUT, los protones acelerados por el Tevatron se utilizaron para producir neutrinos tau mediante la desintegración de los mesones encantados . Después de eliminar la mayor cantidad posible de partículas de fondo no deseadas mediante un sistema de imanes y materia a granel (principalmente hierro y hormigón), la viga pasó a través de varias láminas de emulsión nuclear . En casos muy raros, uno de los neutrinos interactuaría en el detector, produciendo partículas cargadas eléctricamente que dejaron huellas visibles en la emulsión y podrían ser registradas electrónicamente por un sistema de centelleadores y cámaras de deriva . [1]
Utilizando la información electrónica, se identificaron y seleccionaron posibles interacciones de neutrinos para su posterior análisis. Esto significó desarrollar fotográficamente las láminas de emulsión para que cualquier rastro dejado por las partículas que pasaran a través de ellas se mostrara como un pequeño punto negro. Al conectar estos puntos en las hojas posteriores, se reconstruyó el camino que había tomado cada partícula y se identificaron las posibles interacciones de neutrinos. Las propiedades características de las interacciones de neutrinos fueron que aparecieron repentinamente varias pistas sin que ninguna condujera a ellas. El neutrino tau fue identificado por una de esas huellas que mostraba un "retorcimiento" después de unos pocos milímetros, lo que indica la desintegración de un leptón tau . [1]
Resultado
En julio de 2000, la colaboración DONUT anunció la primera observación de interacciones de neutrinos tau. Este resultado se basó en solo cuatro eventos, pero la señal fue muy superior al fondo esperado (0.34 ± 0.05 eventos), y tiene un valor p de 4 × 10 -4 , alrededor de 3.5 sigma. Esto cae por debajo del estándar normal de prueba, pero fue generalmente aceptado porque se esperaba que la partícula estuviera allí. El informe final de 2008 [3] identifica 9 eventos de neutrinos tau de una muestra total de 578 eventos de neutrinos. Su importancia radica en el hecho de que el neutrino tau había permanecido hasta ahora como la única partícula del modelo estándar que no se había observado directamente, excepto el bosón de Higgs . [2]
Aparte del resultado en sí, DONUT también permitió la validación de nuevas técnicas para la detección de neutrinos de alta energía, en particular la cámara de nube de emulsión , en la que las láminas de emulsión nuclear se intercalan con capas de hierro, lo que lleva a un aumento en el número de interacciones.
Ver también
Referencias
- ^ a b c K. Kodama y col. (Colaboración DONUT) (2001). "Observación de interacciones tau neutrino" . Physics Letters B . 504 (3): 218–224. arXiv : hep-ex / 0012035 . Código Bibliográfico : 2001PhLB..504..218D . doi : 10.1016 / S0370-2693 (01) 00307-0 .
- ^ a b "Los físicos encuentran la primera evidencia directa del neutrino Tau en Fermilab" (Comunicado de prensa). Fermilab . 20 de julio de 2000.
- ^ a b K. Kodama y col. (Colaboración DONUT) (2008). "Una primera medición de la sección transversal de interacción del neutrino tau" . Physical Review D . 78 (5): 052002. arXiv : 0711.0728 . Código Bibliográfico : 2008PhRvD..78e2002K . doi : 10.1103 / PhysRevD.78.052002 .
- ^ R. Schwienhorst y col. (Colaboración DONUT) (2001). "Un nuevo límite superior para el momento magnético tau-neutrino" . Physics Letters B . 513 (1–2): 23–29. arXiv : hep-ex / 0102026 . Código Bibliográfico : 2001PhLB..513 ... 23D . doi : 10.1016 / S0370-2693 (01) 00746-8 .
enlaces externos
- Página de inicio de DONUT