Title. Tajemnice neutrin. Justyna Łagoda. obecny stan wiedzy o neutrinach eksperymenty neutrinowe dalszy kierunek badań

Podobne dokumenty
Badanie oddziaływań neutrin za pomocą komory TPC wypełnionej ciekłym

cząstki, które trudno złapać Justyna Łagoda

Tajemnicze neutrina Agnieszka Zalewska

Metamorfozy neutrin. Katarzyna Grzelak. Sympozjum IFD Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW. K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23

Przyszłość polskiej fizyki neutrin

Oddziaływania elektrosłabe

Rozdział 6 Oscylacje neutrin słonecznych i atmosferycznych. Eksperymenty Superkamiokande, SNO i inne. Macierz mieszania Maki-Nakagawy- Sakaty (MNS)

Neutrina. Źródła neutrin: NATURALNE Wielki Wybuch gwiazdy atmosfera Ziemska skorupa Ziemska

Neutrina (2) Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Neutrina i ich mieszanie

Neutrina najbardziej tajemnicze cząstki we Wszechświecie

Czy neutrina mogą nam coś powiedzieć na temat asymetrii między materią i antymaterią we Wszechświecie?

Badanie wysokoenergetycznych mionów kosmicznych w detektorze ICARUS.

Wszechświat czastek elementarnych

wyniki eksperymentu OPERA Ewa Rondio Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Podstawy fizyki cząstek III. Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski

Neutrina i ich oscylacje. Neutrina we Wszechświecie Oscylacje neutrin Masy neutrin

Zderzenia relatywistyczne

Neutrina mają masę - Nagroda Nobla 2015 z fizyki. Tomasz Wąchała Zakład Neutrin i Ciemnej Materii (NZ16)

Analiza oscylacji oraz weryfikacje eksperymentalne

Fizyka neutrin. Źródła neutrin Neutrina reliktowe Geoneutrina Neutrina z wybuchu Supernowych Neutrina słoneczne. Deficyt neutrin słonecznych

Masywne neutrina w teorii i praktyce

Neutrina. Wszechświat Czastek Elementarnych. Wykład 12. prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki

Marek Kowalski

Oscylacyjne eksperymenty neutrinowe najnowsze wyniki oraz perspektywy

Neutrina. Fizyka I (B+C) Wykład XXVII:

Zderzenia relatywistyczne

Compact Muon Solenoid

1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7.

Fizyka cząstek elementarnych. Tadeusz Lesiak

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Detekcja cząstek

Konferencja NEUTRINO 2012

Naturalne źródła neutrin, czyli neutrina sa

Identyfikacja cząstek

Zagadki neutrinowe. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Jak się tego dowiedzieliśmy? Przykład: neutrino

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VII. Historia neutrin Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?

Neutrina (2) Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VIII

Badania neutrin nie tylko w IFJ

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VIII. Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 03/03/2017, Kraków

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012

Słońce obserwowane z kopalni Kamioka, Toyama w Japonii

Oddziaływania podstawowe

Neutrino cząstka, która nie miała być nigdy odkryta

r. akad. 2008/2009 V. Precyzyjne testy Modelu Standardowego w LEP, TeVatronie i LHC

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 2

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Neutrina takie lekkie, a takie ważne

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Neutrina. Fizyka I (B+C) Wykład XXIV:

Dlaczego pomiar kąta θ13 jest ważny dla planów fizyki neutrin. Wyniki i plany T2K.

26.IV.2010 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Mieszanie kwarków i nie tylko Neutrina mieszanie i oscylacje

WYKŁAD 8. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe

Neutrina. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXII:

Theory Polish (Poland)

Zagadki neutrinowe. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Jak działają detektory. Julia Hoffman

Fizyka cząstek elementarnych warsztaty popularnonaukowe

Oscylacje neutrin. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Jak działają detektory. Julia Hoffman# Southern Methodist University# Instytut Problemów Jądrowych

Klasyfikacja przypadków w ND280

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Nowa fizyka a oscylacja neutrin. Pałac Młodzieży Katowice 29 listopad 2006

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Oddziaływanie cząstek z materią

Tajemnice neutrin Jan Kisiel Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski, Katowice Katowice,

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VII. Historia neutrin Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład9

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

C i e k a w e T2K i COMPASS

Struktura porotonu cd.

Wskazanie na pojawienie się neutrina elektronowego w eksperymencie T2K

Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.1/39

Wstęp do fizyki cząstek elementarnych

Wszechświata. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Detektory cząstek. Procesy użyteczne do rejestracji cząstek Techniki detekcyjne Detektory Przykłady użycia różnych technik detekcyjnych.

Promieniowanie jonizujące

dr inż. Zbigniew Szklarski

Poszukiwania bozonu Higgsa w rozpadzie na dwa leptony τ w eksperymencie CMS

Detektory cząstek. Procesy użyteczne do rejestracji cząstek Techniki detekcyjne Detektory Eksperymenty. D. Kiełczewska, wykład 3

Jak działają detektory. Julia Hoffman

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

LHC: program fizyczny

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 7 Detekcja cząstek

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Projekt podziemnego laboratorium w Polsce - SUNLAB. Małgorzata Harańczyk Instytut Fizyki Jądrowej PAN Astrofizyka Cząstek w Polsce, 5.03.

Promieniowanie jonizujące

Atmosfera ziemska w obserwacjach promieni kosmicznych najwyższych energii. Jan Pękala Instytut Fizyki Jądrowej PAN

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

Podstawy fizyki wykład 5

Jak to działa: poszukiwanie bozonu Higgsa w eksperymencie CMS. Tomasz Früboes

Już wiemy. Wykład IV J. Gluza

Badanie oddziaływań quasi-elastycznych neutrin z wiązki T2K w detektorze ND280

Transkrypt:

Title Tajemnice neutrin Justyna Łagoda obecny stan wiedzy o neutrinach eksperymenty neutrinowe dalszy kierunek badań

Cząstki i oddziaływania 3 generacje cząstek 2/3-1/3 u d c s t b kwarki -1 0 e νe µ νµ τ ντ leptony 4 oddziaływania grawitacja bardzo słaba, pomijamy wiąże kwarki w protony i neutriony, a te z kolei w jądra atomowe silne kwarki elektromagnetyczne kwarki, odpowiada za istnienie atomów, leptony naładowane światła, elektyczności i wiele innych słabe kwarki, leptony naładowane, neutrina 2

Oddziaływania słabe odpowiada m.in. za rozpady promieniotwórcze beta przenoszone jest przez ciężkie bozony pośredniczące (masy 80 i 90 mas protonu) W +, W i Z0 prądy neutralne prądy naładowane e- νe Z0 W+p n p p ne νe n ne ne ne Z0 We- p e e 3

Detekcja neutrin liczba oddziaływań = neutrin konieczne MAŁE tło! przekrój czynny bardzo mała liczba liczba neutrin * * liczba celów dla protonów 10-27 cm2, milibarny dla neutrin 10-40 cm2, femtobarny chcemy mieć dużo oddziaływań np.5*106 neutrin/s /cm2 dużo neutrin dużo celów duża masa detektora (rzędu kiloton) detektory stawia się pod ziemią 4

Sposoby detekcji neutrin obserwuje się cząstki powstałe w wyniku oddziaływania neutrina metoda radiochemiczna powstaje jądro promieniotwórcze jonizacja i scyntylacje produkowane przez powstały lepton naładowany i/lub jądro odrzutu światło czerenkowskie produkowane przez szybki lepton naładowany fotopowielacze światło czerenkowskie neutrino lepton 5

Problem neutrin słonecznych detektory rejestrowały zaledwie 1/3 do 1/2 liczby neutrin przewidzianej przez model Słońca rozwiązanie kanadyjski detektor czerenkowski SNO (D2O+H2O) pomiary w detektorze radiochemicznym (tylko νe) i w czerenkowskim wypełnionym H2O okazało się, że tylko 1/3 strumienia przypada na ne całkowity strumień neutrin słonecznych zgodny z modelem Słońca część neutrin zmienia swoją naturę (zapach) w drodze na Ziemię 6

(anty)neutrina reaktorowe sprawdzenie efektu na Ziemi dla antyneutrin produkowanych w reaktorach (Kamland) otrzymane parametry oscylacji dla neutrin i antyneutrin są takie same. 7

Neutrina atmosferyczne wyniki SuperKamiokande νe νµ obserwowany niedobór neutrin mionowych, zależny od drogi, jaką neutrino przebyło nm nie zamieniają się w ne tych jest dokładnie tyle, ile się spodziewamy 8

Oscylacje neutrin (w uproszczeniu) wyniki otrzymane z badania neutrin słonecznych i atmosferycznych wskazują, że neutrina mogą przechodzić z jednego typu w inny e cos sin 1 ne, nm są zdefiniowane jako wynik = sin cos 2 mieszania stanów masowych n1, n2 różnica mas powoduje, że poruszają się z inna prędkością prawdopodobieństwo, że nm o energii E zamieni się w ne na drodze L 2 2 2 L tor lotu neutrina P e =sin 2 sin 1.27 m sin22q nm zmienia się w ne nm pozostaje nm E dobór odpowiednich LiE 9

Oscylacje 3 zapachy macierz mieszania 3x3 e 1 =U 2 3 c 12 c 13 U= s 12 c 23 c 12 s 23 s 13 s 12 s 23 c 12 c 23 s 13 e i s 12 c 13 i c 12 c 23 s 12 s 23 s 13 e s 13 e i c 12 c 23 s 12 c 23 s 13 e i s 23 c 13 c 23 c 13 sij = sin θij, cij = cos θij przy 3 zapachach istnieja 3 różnice mas, ale tylko 2 są niezależne 3 kąty mieszania θ12, θ13, θ23, 1 faza łamania CP φ 10

Parametry oscylacji atmosferyczne: 0.0019 ev2 < Dm2atm < 0.003 ev2 maksymalne mieszanie słoneczne i Kamland 0.00005 ev2 < Dm2solar < 0.00008 ev2 11

pochłaniacz rura rozpadowa neutrina eksperymenty mierzące ubytek nm z wiązki: magnes protony tarcza Neutrina akceleratorowe K2K (Japonia), L=250 km, uzyskane parametry oscylacji pokrywają się z wynikami dla neutrin atmosferycznych Minos (USA), L=730 km (2005) eksperymenty poszukujące pojawienia się nt w bardzo czystej wiązce nm) Icarus, Opera (Europa), L=730 km (2006) 12

Program fizyczny Icarusa detektor ma osiągnąc mase 3 kiloton i składać się z 5 modułów poszukiwanie ντ w wiązce neutrin z CERN badanie neutrin atmosferycznych badanie neutrin z supernowej poszukiwanie rozpadu protonu pierwszy moduł jest właśnie w trakcie instalacji w laboratorium 13

Zasada działania detektor składający się z modułów komór typu TPC ciekły argon: światło dryfujące gęstość 1.4 g/cm3 długość radiacyjna 14 cm długość na oddziaływanie 80 cm de/dx(mip) = 2.1 MeV/cm etdryf sygnał z fotopowielacza T0 sygnał na drucie T sig czas 14

Icarus nowatorska technologia pozwalająca na budowanie dużych detektorów wymiary modułu 20x6x4 m3 wypełniony superczystym ciekłym argonem (aktywną tarczą) o masie 600 ton zdolność rozdzielcza porównywalna z komorami pęcherzykowymi (3x3x0.6mm3) technika detekcji pozwala na: trójwymiarową rekonstrukcję przypadku oddziaływania pomiar energii powstałych cząstek identyfikację cząstek (de/dx, rozpady) stałą czułość i możliwość wyboru ciekawych zdarzeń Carlo Rubbia (noblista z 1984r., spokesman) wewnątrz detektora 15

Polska grupa neutrinowa grupa składa się z osób z: Katowic (UŚ), Krakowa (IFJ, UJ, AGH), Warszawy (IFD UW, IPJ, PW), Wrocławia (UWr) 16

Testy detektora 3 miesiące w warunkach promieniowania kosmicznego kilka wyspecjalizowanych układów wyzwalania w tym jeden zaprojektowany w Warszawie zebrano ponad 28000 przypadków 17

Przykłady zebranych przypadków 18

Długi tor mionowy tor mionowy przechodzący przez 2 komory długość 18 m 19

Analiza danych testowych poszukiwanie ciekawych zdarzeń (kaskady elektromagnetyczne i hadronowe, rozpady π0, długie tory mionowe) praca nad rekonstrukcją trójwymiarową pomiar prędkości dryfu elektronów w ciekłym argonie w zależności od pola elektrycznego wynik 1.56 mm/µs używany w rekonstrukcji, Nucl. Inst. Meth., A516 (2004) 68-79 20

Obecna działalność światło scyntylacyjne argonu może być stosowane do wyznaczania czasu zdarzenia (T0) i wyzwalania przypadki z powstaniem leptonu τ dowód na oscylacje νµ ντ, spodziewany sygnał na poziomie 0.5% badanie sygnałów zarejestrowanych przez fotopowielacze symulacje powstawania, rozchodzenia się w detektorze i detekcji światła zastosowanie sieci neuronowych do rozdzielania klas przypadków badanie zależności od polaryzacji leptonu τ kalibracja energetyczna detektora 21

Następne moduły - wkład aparaturowy produkcja drutów odczytu do następnych modułów detektora druty o różnych długościach, do 10 m wymagana precyzja 10 µm/m Urządzenie do produkcji drutów wraz z głównym konstruktorem 22

Co dalej w fizyce neutrin? wciąż wiele otwartych pytań, m.in. pomiar brakujących parametrów mieszania neutrin (kąt θ13, łamanie CP) pomiar absolutnych mas neutrin masy neutrin a masy innych cząstek elementarnych neutrina a kosmologia... projekty nowych eksperymentów duże zainteresowanie techniką ciekłoargonową obecnie trzy propozycje detektorów 23

Wielkie detektory argonowe T2K: ok. 2008, Japonia docelowo detektor HyperK (1 megatona) bardzo intensywna wiązka neutrin łamanie CP, kąt θ13, rozpad protonu FLARE, USA, 90 kiloton ciekłego argonu 24

Kopalnia w Polkowicach-Sieroszowicach projekt 100 kiloton ciekłego argonu rozważana lokalizacja w Polsce zmierzono bardzo małe natężenie tła promieniotwórczego możliwość powstania niskotłowego laboratorium, które może służyć także innym, nie neutrinowym, eksperymentom 25