Studi menunjukkan bahwa detektor ATLAS bisa

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat

sumber terpercaya

membenarkan

OKE!

oleh Ingrid Fadelli, Phys.org

Spektrometer muon ATLAS. Kredit: CERN / Perpustakaan Foto Sains.

× tutup

Spektrometer muon ATLAS. Kredit: CERN / Perpustakaan Foto Sains.

Neutrino berenergi tinggi adalah partikel yang sangat langka yang sejauh ini terbukti sangat sulit dideteksi. Aliran partikel langka ini pertama kali terdeteksi oleh Kolaborasi IceCube pada tahun 2013.

Makalah terbaru di Physical Review D dan The Astrophysical Journal Letters menemukan bahwa supernova di dekatnya, terutama supernova galaksi, akan menjadi sumber neutrino berenergi tinggi yang menjanjikan. Hal ini menginspirasi penelitian baru yang menyelidiki kemungkinan mendeteksi neutrino yang berasal dari sumber ini menggunakan detektor pada akselerator partikel besar seperti detektor ATLAS di CERN.

Para peneliti dari Universitas Harvard, Universitas Nevada, dan Universitas Negeri Pennsylvania baru-baru ini menunjukkan bahwa detektor ATLAS dapat mengukur fluks neutrino supernova berenergi tinggi. Makalah baru mereka, yang diterbitkan di Physical Review Letters, dapat menginspirasi upaya masa depan untuk mendeteksi aliran neutrino berenergi tinggi.

“Carlos A. Argüelles, Ali Kheirandish dan saya bertemu di lokakarya KITP di Santa Barbara dan menemukan bahwa neutrino supernova berenergi tinggi merupakan target yang menjanjikan tidak hanya untuk detektor neutrino besar tetapi juga untuk detektor fisika partikel,” Kohta Murase, rekan. -penulis artikel, mengatakan kepada Phys.org. “Detektor penghinaan seperti ATLAS LHC bisa jauh lebih baik daripada detektor neutrino seperti IceCube dalam mempelajari sifat neutrino (rasa, antineutrino, fisika baru, dll.).”

Supernova yang berinteraksi. Kredit: Observatorium Kiso, Universitas Tokyo.

× tutup

Supernova yang berinteraksi. Kredit: Observatorium Kiso, Universitas Tokyo.

Penampang lintang neutrino-nukleon, massa ATLAS, dan perkiraan fluks neutrino dari supernova tertentu sebagai fungsi waktu telah diketahui. Ketika Murase dan rekan-rekannya mempertimbangkan integral dari besaran-besaran yang diketahui ini bersama-sama, mereka dapat memperkirakan jumlah neutrino yang akan berinteraksi langsung dalam detektor ATLAS.

“Kami juga memperhitungkan neutrino yang berinteraksi di Bumi di luar detektor dan menghasilkan muon yang dapat dideteksi di dalam detektor,” kata Alex Y. Wen, salah satu penulis makalah tersebut. “Kami menggunakan perangkat lunak yang disebut LeptonInjector untuk memodelkan kejadian tersebut, dengan mempertimbangkan fluks neutrino, geometri detektor, dan sebagainya. Perhitungan ini memberi kami perkiraan jumlah kejadian sinyal neutrino untuk supernova tertentu.

“Berdasarkan apa yang kami ketahui tentang kemampuan perangkat keras ATLAS, kami menunjukkan bahwa ATLAS dapat membedakan sinyal-sinyal ini dari latar belakang dan memulihkan informasi penting tentang neutrino, seperti muatan dan rasanya.”

Berdasarkan perhitungan mereka, Murase, Wen dan rekan mereka menyimpulkan bahwa, meski dengan statistik terbatas, detektor ATLAS di Large Hadron Collider (LHC) di CERN seharusnya mampu mengkarakterisasi rasa neutrino. Selain itu, detektor harus dapat membedakan antara neutrino dan antineutrino.

Kalorimeter ubin sedang dibangun, sebuah detektor besi di pusat ATLAS dengan berat hampir 4.000 metrik ton yang berfungsi sebagai volume yang berguna untuk mendeteksi neutrino. Kredit: CERN.

× tutup

Kalorimeter ubin sedang dibangun, sebuah detektor besi di pusat ATLAS dengan berat hampir 4.000 metrik ton yang berfungsi sebagai volume yang berguna untuk mendeteksi neutrino. Kredit: CERN.

“Banyak penelitian sebelumnya tentang neutrino astrofisika berenergi tinggi mengandalkan detektor skala besar yang menggunakan air atau es (seperti Super-Kamiokande dan IceCube),” kata Murase. “Pekerjaan ini menunjukkan bahwa detektor partikel besar dalam eksperimen akselerator seperti ATLAS dan CMS, yang memiliki energi dan resolusi sudut serta kemampuan identifikasi partikel yang jauh lebih baik, berfungsi sebagai detektor neutrino astrofisika yang unik. Ini sangat kuat dan melengkapi pendekatan konvensional.”

Makalah terbaru ini menyoroti potensi detektor akselerator ATLAS dan CMS untuk mendeteksi neutrino energi tinggi yang berasal dari supernova galaksi di masa depan. Di masa depan, hal ini dapat menginspirasi kolaborasi ATLAS-CMS untuk meluncurkan pencarian neutrino berenergi tinggi dari supernova galaksi, yang berpotensi membantu mendapatkan wawasan baru tentang partikel langka yang hanya memiliki jumlah neutrino terbatas.

Informasi lebih lanjut:
Alex Y. Wen dkk., Deteksi neutrino energi tinggi dari supernova galaksi menggunakan ATLAS, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.061001

Informasi dari buku harian:
Review Fisik D, Surat Jurnal Astrofisika, Surat Review Fisik