На Большом адронном коллайдере (БАК) Европейской организации ядерных исследований (CERN) физики коллабораций FASER и SND@LHC впервые зарегистрировали нейтрино. При этом обнаруженные нейтрино имеют самую высокую энергию, когда-либо зарегистрированную в лабораторных условиях. Ученые уверены, что это достижение внесет значительный вклад в текущие экспериментальные исследования в области физики элементарных частиц и вскоре могут проложить путь к дальнейшим открытиям в этой области. Недавно результаты исследований были опубликованы в журнале Physical Review Letters в двух статьях, выпущенных от имени двух коллабораций. Итоги сеансов набора данных, в которых обнаружили нейтрино, и их значимость в научном мире прокомментировал соавтор одной из статей, участник эксперимента FASER, начальник сектора экспериментальной нейтринной физики научно-экспериментального отдела физики элементарных частиц Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Юрий Горнушкин.

Детекторы FASER (вверху) и SND@LHC (внизу). Фото © CERN

«Значение опубликованных результатов в том, что впервые удалось зарегистрировать нейтрино от Большого адронного коллайдера. Действующие детекторы на БАК не предназначены для регистрации нейтрино. Однако созданные специально с этой целью установки FASER и SND@LHC сумели их зарегистрировать на расстоянии около 400 м от точки столкновения протонов БАК. При этом нейтрино от БАК имеют намного более высокую энергию, чем другие нейтрино искусственного происхождения, – рассказывает Юрий Горнушкин. – Коллаборации FASER удалось зарегистрировать 153 события взаимодействия нейтрино в детекторе – кстати, относительно небольшом и недорогом, – расположенном на продолжении одного из протонных пучков, сталкивающихся в установке ATLAS. Через некоторое время коллаборация SND@LHC объявила о регистрации еще восьми событий с участием нейтрино в своем детекторе, который установлен на продолжении второго протонного пучка».

До сих пор нейтрино искусственного происхождения получались в реакторах и на выведенных пучках ускорителей. Но эти нейтрино обладают значительно меньшими энергиями – от нескольких МэВ до нескольких десятков ГэВ. Галактические же нейтрино, зарегистрированные нейтринными телескопами IceCube и Baikal-GVD, наоборот, имеют энергии, превышающие тысячи ТэВ. Теперь же ученые получили возможность изучать нейтрино в промежуточном диапазоне от нескольких сотен ГэВ до нескольких ТэВ – именно такой энергией обладают нейтринные пучки, полученные на БАК. В этом новизна данных исследований и их научная значимость.

Таким образом, полученные результаты открывают путь к углубленным исследованиям свойств нейтрино в новом диапазоне энергий.

«Оба эксперимента продолжают набирать данные, получение новых результатов, касающихся свойств нейтрино от БАК, а также поиска новых слабо взаимодействующих частиц, существование которых предсказывается в некоторых моделях, ожидается в будущем», – отмечает Юрий Горнушкин.