ENUBET

Enhanced NeUtrino BEams z kaon Tagging lub ENUBET to projekt finansowany przez ERBN , którego celem jest wytworzenie sztucznej wiązki neutrin , w której smak, strumień i energia wytwarzanych neutrin są znane z niespotykaną precyzją.

Zainteresowanie tego typu wysoce precyzyjnymi wiązkami neutrin znacznie wzrosło w ciągu ostatnich dziesięciu lat, zwłaszcza po rozpoczęciu budowy detektorów DUNE i Hyper-Kamiokande . DUNE i Hyper-Kamiokande mają na celu wykrycie naruszenia CP w neutrinach poprzez obserwację niewielkiej różnicy między prawdopodobieństwem oscylacji neutrina mionowego w neutrino elektronowe a prawdopodobieństwem oscylacji antyneutrina mionowego w antyneutrino elektronowe. Efekt ten wskazuje na różnicę w zachowaniu materii i antymaterii. W kwantowej teorii pola efekt ten jest opisywany jako naruszenie symetrii CP w fizyce cząstek elementarnych.

przekrojów poprzecznych neutrin , czyli prawdopodobieństwa oddziaływania neutrina w detektorze. Prawdopodobieństwo to mierzy się, dzieląc liczbę oddziałujących neutrin przez strumień nadchodzących neutrin. Obecne eksperymenty z przekrojami poprzecznymi neutrin są ograniczone przez duże niepewności co do strumienia neutrin. Potrzebna jest zatem nowa generacja eksperymentów przekrojowych, aby przezwyciężyć te ograniczenia za pomocą nowych technik lub wiązek o wysokiej precyzji, takich jak ENUBET.

W projekcie ENUBET neutrina są wytwarzane przez skupianie mezonów w wąskopasmowej wiązce w kierunku oprzyrządowanego tunelu rozpadu, w którym naładowane leptony wytwarzane w połączeniu z neutrinami w wyniku rozpadu mezonów mogą być monitorowane na poziomie pojedynczej cząstki. Wiązki takie jak ENUBET nazywane są monitorowanymi wiązkami neutrin .

Mezony (głównie piony i kaony ) powstają w wyniku interakcji przyspieszonych protonów z berylem lub grafitem. Proponowany obiekt jest badany z uwzględnieniem energii obecnie dostępnych sterowników protonowych: 400 GeV ( CERN SPS ), 120 GeV ( FNAL Main Injector), 30 GeV ( J-PARC Main Ring).

Kaony i piony mają pęd i ładunek wybierane w krótkiej linii przesyłowej za pomocą magnesów dipolowych i kwadrupolowych i są skupiane w skolimowanej wiązce w oprzyrządowanej tubie rozpadu. Miony i pozytony o dużym kącie z rozpadów kaonu ( ${\ Displaystyle K ^ {+} \ rightarrow \ mu ^ {+} \ nu _ {\ mu}}$ , ${ \ Displaystyle K ^ {+} \ strzałka w prawo \ mu ^ {+} \ pi ^ {0} \ nu _ {\ mu}} , K + → mi + π ν mi {\$ Displaystyle $^ {+} \ pi ^ {0} \ nu _ {e}}$ ) są mierzone przez detektory na ścianach tunelu, podczas gdy miony z pionu rozpadają się ( ${\ Displaystyle \ pi ^ {+} \ rightarrow \mu ^{+}\nu _{\mu }}$ ) są monitorowane po zrzucie hadronów na końcu tunelu. Region rozpadu jest krótki (40 m), aby zmniejszyć zanieczyszczenie neutrinami z rozpadów mionów ( ${\ Displaystyle \ mu ^ {+} \ rightarrow e ^ {+} \ nu _ {e}{\bar {\nu}}_{\mu}})$ .

W ten sposób strumień neutrin jest oceniany w sposób bezpośredni z dokładnością do 1%, bez polegania na skomplikowanych symulacjach linii przesyłowej i ekstrapolacji danych z produkcji hadro , które obecnie ograniczają znajomość strumienia do 5-10%. Obiekt ENUBET może być wykorzystywany do wykonywania precyzyjnych badań przekroju poprzecznego neutrin oraz sterylnych modeli neutrin lub interakcji niestandardowych. Metodę tę można również rozszerzyć na wykrywanie innych leptonów w celu pełnego monitorowania wiązki neutrin .

Projekt ENUBET rozpoczął się w 2016 roku. Bierze w nim udział 13 instytucji europejskich z 5 krajów europejskich i skupia 60 naukowców.

ENUBET bada wszystkie wyzwania techniczne i fizyczne, aby zademonstrować wykonalność monitorowanej wiązki neutrin: zbuduje pełnowymiarowy demonstrator oprzyrządowanego tunelu rozpadu (długość 3 m i częściowe pokrycie azymutalne) oraz oceni koszty i zasięg fizyczny proponowanego obiektu .

Od marca 2019 r. ENUBET jest częścią CERN Neutrino Platform (NP06/ENUBET) mającej na celu rozwój nowej generacji detektora i urządzeń neutrinowych.