دانشمندان نشان می دهد یک آزمایش جدید در جستجو برای استدلال 'neutrinoless' مجموعه مقالات

فیزیک هسته ای وابسته به وزارت انرژی لارنس آزمایشگاه ملی برکلی (Berkeley Lab) نقش برجسته ای در تجزیه و تحلیل داده ها برای یک تظاهرات آزمایش است که زمانی ضبط با دقت به صورت تخصصی آشکارساز مواد.

کوپید-Mo آزمایش است که در میان یک میدان آزمایش است که با استفاده از انواع روش ها برای تشخیص استدلال ذرات فرآیند به نام neutrinoless دو beta decay که می تواند تجدید نظر در فهم ما از ذرات شبح مانند به نام نوترينو و از نقش آنها در شکل گیری جهان است.

نتایج اولیه از کوپید-Mo آزمایش بر اساس Berkeley Lab-led تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده از مارس 2019 به مارس سال 2020 مجموعه جدید پیشرو در جهان از حد برای neutrinoless دو beta decay فرایند در یک ایزوتوپ مولیبدن به عنوان شناخته شده Mo-100. ایزوتوپ ها فرم های از یک عنصر است که حمل یک تعداد مختلف از خالی ذرات به نام نوترون در هسته های اتمی.

نتیجه جدید مجموعه محدود در neutrinoless دو beta decay half-life در ماه-100 در 1.4 برابر یک تریلیون تریلیون سال (که 14 پس از 23 صفر) است که 30 درصد بهبود حساسیت بیش از Neutrino Ettore Majorana رصدخانه 3 (نمو 3) یک تجربه قبلی که در عمل در همان سایت از 2003-2011 و همچنین با استفاده از Mo-100. نیمه عمر است و زمان آن طول می کشد برای یک ایزوتوپ رادیواکتیو به ریختن نیمی از آن رادیواکتیویته.

این neutrinoless دو beta decay فرایند استدلال می شود بسیار آهسته و نادر است, و نه یک رویداد شناسایی شد در کوپید-Mo پس از یک سال از داده ها-در نظر گرفتن.

در حالی که هر دو آزمایش مورد استفاده Mo-100 در آشکارساز آرایه نمو 3 با استفاده از فویل شکل ایزوتوپ در حالی که کوپید-Mo با استفاده از یک کریستال شکل است که تولید چشمک می زند از نور در برخی از فعل و انفعالات ذرات.

بزرگتر آزمایش که با استفاده از های مختلف آشکارساز مواد و این کار برای مدت زمان طولانی تر را زمانی حساسیت بیشتری هر چند گزارش های اولیه موفقیت کوپید-Mo مجموعه صحنه را برای یک برنامه ریزی جانشین آزمایش به نام خدای با آشکارساز آرایه خواهد شد که 100 بار بزرگتر است.

برکلی آزمایشگاه کمک به کوپید-Mo

هیچ آزمایش کرده است و در عین حال تایید کرد که آیا neutrinoless روند وجود دارد. وجود این روند را تایید می کنند که نوترينو در خدمت به عنوان خود را antiparticles و اثبات چنین نیز کمک به توضیح دهد که چرا موضوع برنده بیش از ضد ماده در جهان ما.

تمام داده ها از کوپید-Mo آزمایش - کوپید مخفف مخفف CUORE ارتقا با ذرات شناسایی و "Mo" برای مولیبدن موجود در آشکارساز کریستال - انتقال از Modane زیرزمینی آزمایشگاه (آزمایشگاه souterrain د Modane) در فرانسه به کری ابر رایانه در برکلی و آزمایشگاه ملی انرژی تحقیقات علمی مرکز محاسبات.

بنیامین اشمیت, یک پژوهشگر فوق دکترا در آزمایشگاه برکلی ایران در بخش علوم led کلی تجزیه و تحلیل داده ها تلاش برای کوپید-Mo نتیجه و پشتیبانی شده توسط یک تیم از آزمایشگاه برکلی وابسته به محققان و اعضای دیگر از همکاری های بین المللی.

Berkeley Lab نیز کمک 40 سنسور فعال است که بازخوانی از سیگنال های برداشت توسط کوپید-Mo 20-کریستال آشکارساز آرایه. Array فوق به حدود 0.02 کلوین یا منفی 460 درجه فارنهایت به حفظ آن حساسیت. آن استوانه ای کریستال حاوی لیتیوم اکسیژن و ایزوتوپ Mo-100 و تولید کوچک چشمک می زند از نور در ذرات فعل و انفعالات.

تلاش های بین المللی برای تولید کوپید-Mo نتیجه قابل توجه اشمیت گفت: با توجه به زمینه های جهانی و همه گیر است که تا به حال بازیگران قطعیت بر ادامه عملیات آزمایش.

"در حالی که آن را مانند نگاه ما را مجبور به تعطیل کوپید-Mo آزمایش قبل از موعد مقرر با توجه به شیوع COVID-19 در اروپا در آغاز ماه مارس و در ارتباط با مشکلات در تهیه این آزمایش مورد نیاز برودتی مایعات," او گفت:.

او افزود: "با وجود این عدم قطعیت و تغییرات در ارتباط با بسته شدن فضاهای اداری و مدارس و همچنین دسترسی محدود به آزمایشگاه های زیرزمینی همکاران ما هر تلاش برای حفظ این آزمایش در حال اجرا را از طریق همه گیر."

اشمیت اعتبار تلاش های داده ها-تجزیه و تحلیل گروهی که او رهبری برای پیدا کردن یک راه برای کار از خانه و تولید نتایج حاصل از این آزمایش در زمان به آنها را در Neutrino 2020 مجازی کنفرانس بین المللی Neutrino فیزیک و اختر فیزیک توسط Fermi National Accelerator Laboratory. اعضای کوپید-Mo همکاری در حال برنامه ریزی برای ارسال نتایج برای انتشار در یک همکار مجله علوم.

تنظیم کردن ultrasensitive آشکارسازهای

یک چالش خاص در داده ها تجزیه و تحلیل اشمیت گفت که حصول اطمینان از آشکارسازهای به درستی کالیبره شده برای ضبط "بسیار گریزان مجموعه ای از حوادث" است که پیش بینی می شود همراه با یک سیگنال از neutrinoless دو beta decay.

این neutrinoless فروپاشی روند انتظار می رود که به تولید بسیار بالا-انرژی سیگنال در کوپید-Mo سنج و یک فلش از نور است. سیگنال به دلیل آن است که در چنین انرژی بالا می رود که به صورت رایگان از تداخل با منابع طبیعی از رادیواکتیویته.

به آزمون کوپید-Mo پاسخ به سیگنال های پر انرژی محققان قرار داده بود دیگر منابع انرژی بالا سیگنال از جمله Tl-208 یک ایزوتوپ رادیواکتیو تالیم در نزدیکی آشکارساز آرایه. سیگنال های تولید شده توسط فروپاشی این ایزوتوپ ها در انرژی بالا اما نه به عنوان بالا به عنوان انرژی پیش بینی می شود در ارتباط با neutrinoless فروپاشی روند در ماه-100 اگر آن وجود دارد.

"این یک چالش بزرگ بود که خودمان را متقاعد می کند که ما می توانیم کالیبره کردن ما آشکارسازهای با منابع مشترک به ویژه Tl-208," اشمیت گفت: "و سپس قیاس آشکارساز پاسخ به ما سیگنال منطقه و به درستی حساب برای عدم قطعیت در این برون یابی."

به بهبود بیشتر کالیبراسیون با انرژی بالا سیگنال های فیزیک هسته ای استفاده می شود برکلی آزمایشگاه 88-اینچ Cyclotron برای تولید یک سیم حاوی Co-56 یک ایزوتوپ کبالت که دارای سطح پایین رادیواکتیویته به عنوان به زودی به عنوان cyclotron بازگشایی ماه گذشته پس از خاموش کردن موقت در پاسخ به COVID-19 بیماری همه گیر. سیم روانه بازار شده است به فرانسه برای تست با کوپید-Mo آشکارساز آرایه.

آماده سازی برای نسل بعدی آزمایش در ایتالیا

در حالی که کوپید-Mo در حال حاضر ممکن است تاخیر در پشت حساسیت در اندازه گیری های به دست آمده توسط برخی از آزمایش های دیگری که استفاده های مختلف آشکارساز تکنیک ها و مواد - به دلیل آن کوچکتر است و هنوز جمع آوری داده ها به همان اندازه "با کامل کوپید آزمایش که با استفاده از حدود 100 برابر بیشتر Mo-100 و با 10 سال از عملیات ما چشم انداز بسیار عالی برای جستجو و بالقوه کشف neutrinoless دو beta decay" اشمیت گفت.

کوپید-Mo نصب شده در محل Edelweiss III dark matter جستجو در آزمایش در تونل بیش از یک مایل در فرانسه در نزدیکی مرز ایتالیا و با استفاده از برخی از Edelweiss III قطعات. کوپید در ضمن پیشنهاد شده است به جای CUORE neutrinoless دو beta decay جستجو آزمایش در Sasso آزمایشگاه ملی (Laboratori Nazionali del Gran Sasso) در ایتالیا. در حالی که کوپید-Mo شامل فقط 20 آشکارساز کریستال کوپید شامل بیش از 1500.

"پس از CUORE پس از اتمام data-مصرف در دو یا سه سال کوپید آشکارساز می تواند چهار یا پنج سال برای ساخت" یوری گفت Kolomensky ایالات متحده سخنگوی CUORE همکاری و ارشد دانشکده دانشمند در آزمایشگاه برکلی است که منجر CUORE متحده در همکاری. "کوپید خواهد بود نسبتا متوسط ارتقا از نظر هزینه و چالش های فنی, اما از آن خواهد شد یک بهبود قابل توجهی در شرایط حساسیت."

فیزیک اطلاعات-گرفتن برای کوپید-Mo پیچیده ژوئن 22 و اطلاعات جدید که نیست در نظر گرفته شده در آخرین نتیجه نشان دهنده حدود 20 تا 30 درصد رشد در داده ها به طور کلی. کوپید-Mo پشتیبانی شده توسط یک گروه از آزمایشگاه و آزمایشگاه در ایالات متحده آمریکا, اوکراین, روسیه, ایتالیا, چین و آلمان است.

NERSC است سازمان حفاظت محیط زیست از علوم کاربر تسهیلات.

کوپید-Mo همکاری به ارمغان می آورد با هم محققان از 27 موسسات از جمله فرانسه در آزمایشگاه های Irfu/CEA و IJCLab در اورسی; IP2I در لیون; و انستیتو Néel و SIMaP در گرونوبل و همچنین موسسات در ایالات متحده آمریکا, اوکراین, روسیه, ایتالیا, چین و آلمان است.

این آزمایش است که پشتیبانی شده توسط دپارتمان انرژی ایالات متحده از علم را از هسته ای, فیزیک برکلی تحقیقات رایانه برنامه Agence Nationale de la Recherche, IDEATE بین المللی در ارتباط آزمایشگاهی (LIA) روسیه علوم پایه و آکادمی ملی علوم اوکراین, National Science Foundation, فرانسه-برکلی صندوق MISTI-فرانسه صندوق و دفتر علم و فناوری, سفارت فرانسه در آمریکا

###

بیشتر:

"یک دنیای جدید پیشرو محدودیتی برای neutrinoless دو beta decay مجموعه توسط کوپید-Mo آزمایش برای تعیین ماهیت neutrino," در فرانسه CEA, 28 ژوئن سال 2020 است.

تاسیس در سال 1931 بر این باور است که بزرگترین چالش های علمی بهترین شده توسط تیم لارنس برکلی و آزمایشگاه ملی و دانشمندان شناخته شده اند با 13 جایزه نوبل. امروز, Berkeley Lab محققان توسعه پایدار انرژی و محیط زیست راه حل های مفید ایجاد مواد جدید, پیشبرد مرزهای محاسبات و بررسی رمز و راز از زندگی ماده و جهان. دانشمندان از سراسر جهان با تکیه بر این آزمایشگاه امکانات خود را برای کشف علم است. برکلی آزمایشگاه multiprogram آزمایشگاه ملی مدیریت توسط دانشگاه کالیفرنیا برای وزارت انرژی را از علم است.

سازمان حفاظت محیط زیست را از علم است بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و کار به آدرس برخی از مبرم ترین چالش های زمان ما. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید energy.gov/science.