FASER vangt eerste neutrino’s recht uit de protonbotsingen in ATLAS

Voor het eerst hebben natuurkundigen rechtstreeks neutrino’s kunnen waarnemen die ontstaan bij protonbotsingen in de LHC-versneller op CERN, zo is gebleken uit het FASER-experiment.

Trefwoorden: #Atlas, #CERN, #faser, #neutrino

Lees verder

research

( Foto: CERN )

ENGINEERINGNET.BE - Het FASER-experiment is een relatief kleine detector die is opgesteld in het verlengde van de ATLAS-detector in de cirkelvormige LHC-versneller. ATLAS zelf heeft in die richting een blinde vlek omdat de versnellerbuis in de weg zit. De FASER-detector staat zo’n 480 meter verderop in een servicetunnel, op een plek waar de versnellerbuis niet langer in de weg zit.

Het experiment is in 2021 gebouwd met voornamelijk hergebruikte apparatuur van andere experimenten. Het belangrijkste doel is de zoektocht naar zogeheten donkere fotonen. Dat zijn hypothetische deeltjes die een rol kunnen spelen bij de relatie van materie met donkere materie. Donkere materie is de onbekende materie die tot viervijfde van alle zwaartekracht in het heelal veroorzaakt.

In de metingen met FASER is tot nog toe geen enkel signaal gezien dat een donker foton zou kunnen zijn. Dit nul-resultaat geeft volgens de natuurkundigen al wel belangrijke grenzen aan de mogelijke eigenschappen van donkere fotonen.

Dat neutrino’s, haast massaloze ongeladen elementaire deeltjes zonder veel interacties, ontstaan bij deeltjesprocessen is op zich niet nieuw of bijzonder. Hun bestaan wordt tot nog toe echter altijd afgeleid uit het ontbreken van energie in botsingsprocessen.

FASER zag in een jaar meten 153 (+/- 41) neutrino’s passeren die alleen maar uit de botsingen in de ATLAS-detector in de LHC afkomstig konden zijn. Dat is precies als verwacht werd. De spookdeeltjes laten sporen achter in de sensoren van het apparaat.

Het signaal heeft met 16 sigma een extreem hoge statistische betrouwbaarheid. In deeltjesexperimenten geldt vijf sigma als een waterdicht experimenteel bewijs.

Sommige van de waargenomen neutrino’s hebben de tot nog toe hoogste energie die in fysische experimenten zijn gezien. Alleen neutrino’s uit de kosmos, gemeten in bijvoorbeeld de ICECUBE-detector op de Zuidpool, hebben nog veel hogere energieën.