ミニブーン

MiniBooNEは、ニュートリノ振動を観測するために設計されたフェルミ国立加速器研究所のチェレンコフ検出器実験です（BooNEはブースターニュートリノ実験の頭字語です）。主にミューニュートリノからなるニュートリノビームは、800トンの鉱油（超精製メチレン化合物）で満たされ、1,280本の光電子増倍管で裏打ちされた検出器に向けられます。^{[1]検出器内の電子ニュートリノ}イベントの過剰は、LSND（液体シンチレータニュートリノ検出器）の結果のニュートリノ振動の解釈を裏付けるものとなります。

MiniBooNEは2002年にデータ収集を開始し^[2]、2017年も稼働していました^[3] 。 2018年5月、MiniBooNE実験の物理学者は、ステライルニュートリノの存在を示す可能性のある信号を報告しました^[4]。

歴史と動機

太陽ニュートリノと大気ニュートリノの実験的観測は、ニュートリノ振動の証拠を提供し、ニュートリノが質量を持つことを示唆している。ロスアラモス国立研究所のLSND実験のデータは、標準モデルの枠組みの中で他のニュートリノ実験によって測定された振動パラメータと互換性がないため、議論の的となっている。標準モデルに拡張があるか、実験結果の1つに異なる説明があるに違いない。さらに、カールスルーエのKARMEN実験^{[5]は、LSND実験に似た[低エネルギー]領域を調べたが、ニュートリノ振動の兆候は見られなかった。この実験は}LSNDよりも感度が低く、両方とも正しい可能性がある。

宇宙論的データは、ステライルニュートリノの質量に対する間接的ではあるがモデルに依存する境界を与えることができる。例えば、m _s <0.26 eV（0.44 eV）という95%（99.9%）信頼限界をドデルソンらは示した。 [ ^6]しかし、宇宙論データは、ゲルミニらによるモデルのような異なる仮定のモデルに適応することができる。^[7]

MiniBooNE は、制御された環境で LSND の物議を醸す結果を明確に検証または反証するために設計されました。

2007

2002年にビームがオンになった後、最初の結果は2007年3月下旬に得られ、LSND [低エネルギー]領域でミューオンニュートリノから電子ニュートリノへの振動の証拠は示されず、LSND結果の単純な2ニュートリノ振動の解釈が否定されました。 ^{[8]現在、MiniBooNEコラボレーションによってデータのより高度な分析が行われています。初期の兆候は}ステライルニュートリノの存在を示唆しており、^{[9]一部の物理学者はこの効果を}バルク^[10]またはローレンツ対称性の破れの存在を示唆していると解釈しています。^[11]

2008

MiniBooNEと他の科学者の協力により、ステライルニュートリノをさらに調査するために、 MicroBooNEと呼ばれる新しい実験が計画されました。^[12]

2018

arXivに掲載された研究^[3]では、共同研究チームはMiniBooNEでのニュートリノ振動の発見が4.8シグマレベルで確認され、LSNDのデータと組み合わせると6.1シグマレベルで確認されたと発表しました。これはステライルニュートリノの検出と既知の物理学からの大きな逸脱を示唆しています。^[13]この論文の意味は、ミューオンニュートリノの一部がステライルニュートリノに反転し、その後再び電子ニュートリノに正体を切り替えているということです。^[14]

参考文献

^ 「検出器」。MiniBooNE実験の詳細。フェルミ国立加速器研究所。 2015年12月7日閲覧。
^ 「MiniBooNEウェブサイト」。
^ ab MiniBooNEコラボレーション（2018年5月）。「MiniBooNEショートベースラインニュートリノ実験における電子状イベントの大幅な過剰」。Physical Review Letters。121 （22）：221801。arXiv ：1805.12028。Bibcode：2018PhRvL.121v1801A。doi：10.1103 / PhysRevLett.121.221801。PMID 30547637。S2CID 53999758 。
^ 2018年6月、Rafi Letzter 01 (2018-06-01)。「主要な物理学実験で、存在すべきではない粒子が検出された」。livescience.com 。2021年9月18日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)
^ 「KARMEN実験」（プレスリリース）2011年8月3日。2013年1月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ S. Dodelson; A. Melchiorri; A. Slosar (2006). 「宇宙論はステライルニュートリノと互換性があるか?」Physical Review Letters . 97 (4): 04301. arXiv : astro-ph/0511500 . Bibcode :2006PhRvL..97d1301D. doi :10.1103/PhysRevLett.97.041301. PMID 16907563. S2CID 18263443.
^ G. Gelmini; S. Palomares-Ruiz & S. Pascoli (2004). 「低再加熱温度と可視ステライルニュートリノ」. Physical Review Letters . 93 (8): 081302. arXiv : astro-ph/0403323 . Bibcode :2004PhRvL..93h1302G. doi :10.1103/PhysRevLett.93.081302. PMID 15447171. S2CID 13111683.
^ AA Aguilar-Arevalo; et al. (MiniBooNE Collaboration) (2007). 「Δ m ² ~ 1 eV ²スケールでの電子ニュートリノ出現の探索」. Physical Review Letters . 98 (23): 231801. arXiv : 0704.1500 . Bibcode :2007PhRvL..98w1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.98.231801. PMID 17677898. S2CID 119315296.
^ M. Alpert (2007年8月). 「Dimensional Shortcuts」. Scientific American . 2013年1月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年7月23日閲覧。
^ H. Päs; S. Pakvasa; TJ Weiler (2007). 「余剰次元とニュートリノ物理学へのショートカット」AIP 会議議事録903 : 315–318. arXiv : hep-ph/0611263 . Bibcode :2007AIPC..903..315P. doi :10.1063/1.2735188. S2CID 6745718.
^ T. Katori; VA Kostelecky; R. Tayloe (2006). 「ローレンツ破れを用いたニュートリノ振動のグローバル3パラメータモデル」. Physical Review D . 74 (10): 105009. arXiv : hep-ph/0606154 . Bibcode :2006PhRvD..74j5009K. doi :10.1103/PhysRevD.74.105009. S2CID 6459548.
^ M. Alpert (2008 年 9 月)。「フェルミ研究所、異次元からの訪問者を捜す」。Scientific American。2008年 9 月 23 日閲覧。
^ Letzter, Rafi (2018年6月1日). 「主要な物理学実験で、存在すべきではない粒子が検出された」. LiveScience . 2018年6月4日閲覧。
^ 米国の物理学研究所が新しい粒子を発見したか？ポール・リンコン、BBCニュース。2018年6月6日。

外部リンク

MiniBooNe の最初の結果のプレスリリースとarXiv :0704.1500
MiniBooNEウェブサイト
- MiniBooNE 出版物
- 実験の詳細
鉱油サプライヤー向け MiniBooNE の概要
実験と初期結果についての非公式な議論
実験により 4 番目のニュートリノが消滅 (2007 年 4 月 Scientific American)
次元の近道 - ステライルニュートリノの証拠 (2007 年 8 月、Scientific American)

北緯41°50′17″ 西経88°16′10″ / 北緯41.8380722° 西経88.269513° / 41.8380722; -88.269513

[1] 「検出器」。MiniBooNE実験の詳細。フェルミ国立加速器研究所。 2015年12月7日閲覧。

[MB-2] 「MiniBooNEウェブサイト」。

[MB-20180531-3] MiniBooNEコラボレーション（2018年5月）。「MiniBooNEショートベースラインニュートリノ実験における電子状イベントの大幅な過剰」。Physical Review Letters。121 （22）：221801。arXiv ：1805.12028。Bibcode：2018PhRvL.121v1801A。doi：10.1103 / PhysRevLett.121.221801。PMID 30547637。S2CID 53999758 。

[4] 2018年6月、Rafi Letzter 01 (2018-06-01)。「主要な物理学実験で、存在すべきではない粒子が検出された」。livescience.com 。2021年9月18日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)

[5] 「KARMEN実験」（プレスリリース）2011年8月3日。2013年1月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[6] S. Dodelson; A. Melchiorri; A. Slosar (2006). 「宇宙論はステライルニュートリノと互換性があるか?」Physical Review Letters . 97 (4): 04301. arXiv : astro-ph/0511500 . Bibcode :2006PhRvL..97d1301D. doi :10.1103/PhysRevLett.97.041301. PMID 16907563. S2CID 18263443.

[7] G. Gelmini; S. Palomares-Ruiz & S. Pascoli (2004). 「低再加熱温度と可視ステライルニュートリノ」. Physical Review Letters . 93 (8): 081302. arXiv : astro-ph/0403323 . Bibcode :2004PhRvL..93h1302G. doi :10.1103/PhysRevLett.93.081302. PMID 15447171. S2CID 13111683.

[8] AA Aguilar-Arevalo; et al. (MiniBooNE Collaboration) (2007). 「Δ m ² ~ 1 eV ²スケールでの電子ニュートリノ出現の探索」. Physical Review Letters . 98 (23): 231801. arXiv : 0704.1500 . Bibcode :2007PhRvL..98w1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.98.231801. PMID 17677898. S2CID 119315296.

[9] M. Alpert (2007年8月). 「Dimensional Shortcuts」. Scientific American . 2013年1月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年7月23日閲覧。

[10] H. Päs; S. Pakvasa; TJ Weiler (2007). 「余剰次元とニュートリノ物理学へのショートカット」AIP 会議議事録903 : 315–318. arXiv : hep-ph/0611263 . Bibcode :2007AIPC..903..315P. doi :10.1063/1.2735188. S2CID 6745718.

[11] T. Katori; VA Kostelecky; R. Tayloe (2006). 「ローレンツ破れを用いたニュートリノ振動のグローバル3パラメータモデル」. Physical Review D . 74 (10): 105009. arXiv : hep-ph/0606154 . Bibcode :2006PhRvD..74j5009K. doi :10.1103/PhysRevD.74.105009. S2CID 6459548.

[12] M. Alpert (2008 年 9 月)。「フェルミ研究所、異次元からの訪問者を捜す」。Scientific American。2008年 9 月 23 日閲覧。

[LS-20180601-13] Letzter, Rafi (2018年6月1日). 「主要な物理学実験で、存在すべきではない粒子が検出された」. LiveScience . 2018年6月4日閲覧。

[14] 米国の物理学研究所が新しい粒子を発見したか？ポール・リンコン、BBCニュース。2018年6月6日。