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OPERA (エマルジョン追跡装置による振動プロジェクト) は、ミューニュートリノ振動からタウニュートリノを検出するための科学実験で使用された装置です。この実験は、スイスのジュネーブにあるCERNとイタリアのグランサッソにあるグランサッソ国立研究所(LNGS)の共同研究であり、CERN ニュートリノからグランサッソ(CNGS)のニュートリノビームを使用しています。
このプロセスは、CERNのスーパー陽子シンクロトロン（SPS）からの陽子を炭素ターゲットにパルス照射してパイ中間子とカオンを生成することから始まりました。これらの粒子は崩壊してミューオンとニュートリノを生成します。[1]
CERNからのビームは2012年12月3日に停止され[2] 、データの取得は終了しましたが、収集されたデータの分析は継続されています。
検出器
グラン・サッソ地下研究所のホール C にある OPERA は、2003 年から 2008 年にかけて建設されました。タウニュートリノの相互作用から生じるタウは、鉛板で挟まれた写真フィルム (原子核乳剤) の「レンガ」で観測されます。各レンガの重量は 8.3 kg です。2 つの OPERA スーパーモジュールには、プラスチックのシンチレーターカウンターで挟まれた平行な壁に配置された 150,000 個のレンガが含まれています。各スーパーモジュールの後には、透過粒子の運動量と電荷を識別するための磁気分光計があります。データ収集中、ニュートリノの相互作用とそれに対応するレンガは、シンチレーターと分光計によってリアルタイムでタグ付けされます。これらのレンガは、フィルムの現像、スキャン、およびタウ崩壊の位相的および運動学的検索のために、ビームに対して非同期で壁から抽出されます。[3]
タウニュートリノ
合計で5つのタウニュートリノが検出されました。2010年5月31日、OPERAの研究者はミューニュートリノビームで最初のタウニュートリノ候補イベントを観測しました。 [4] 2012年6月6日、OPERAは2番目のタウニュートリノイベントの観測を発表しました。[5] 2013年3月26日、この実験では、 CERNからLNGSへの移動中にミューニュートリノがタウニュートリノに振動するのを3回目に捉えました。[6] 4つ目は2014年に発見され、5つ目は2015年に見られました。[7]
飛行時間測定
2011年9月、OPERAの研究者らはミューニュートリノが明らかに光速よりも速く移動していることを観測した。[8] 2012年2月と3月、OPERAの研究者らはこの結果について、GPS受信機とコンピュータの電子カードを接続する光ファイバーケーブルが緩んでいたためだとした。2012年3月16日、同じ研究所でCNGSニュートリノビームを使用した独立した実験が行われたが、今回はICARUS検出器でニュートリノの速度と光速の間に識別可能な差は見つからなかったという報告があった。[9] 2012年5月、グラン・サッソ実験のBOREXINO、ICARUS、LVD、OPERAはすべて短パルスビームでニュートリノの速度を測定し、光速と一致した。これは、当初のOPERAの結果が間違っていたことを示している。[10]最終的に2012年7月、OPERA共同研究チームは結果を更新した。上記の機器効果を考慮に入れると、ニュートリノの速度は光速と一致することが示されました。[11]これは、2013年5月に行われた新しい改良された一連の測定によって確認されました。 [12]
参考文献
- ^ Al-Khalili, J. (2011年11月18日). 「光速よりも速いのか?」Jim's Blog。2014年2月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年8月31日閲覧。
- ^ 「[OPERA]: ニュースと最新情報」2018年5月21日。2021年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年9月25日閲覧。
2012年12月3日5年間の運用後、CNGSビームは停止されました。合計で
CNGS によって提供された標的上の陽子数は17.97 × 10 19 個です。
- ^ “The Opera Detector”. OPERA. 2019年2月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年9月25日閲覧。
- ^ Agafonova, N.; et al. (OPERA Collaboration) (2010). 「CNGS ビームでの OPERA 実験における最初の ντ 候補イベントの観測」 . Physics Letters B. 691 ( 3): 138–145. arXiv : 1006.1623 . Bibcode :2010PhLB..691..138A. doi :10.1016/j.physletb.2010.06.022. S2CID 119256958.
- ^ “OPERA、第二タウニュートリノを観測” (プレスリリース).核物理研究所。 2012 年 6 月 6 日。2012 年6 月 8 日に取得。
- ^ Jepsen, K. (2013年3月26日). 「OPERAが3番目のタウニュートリノを発見」. Symmetry Magazine . 2013年3月27日閲覧。
- ^ O'Luanaigh、C. (2015 年 10 月 6 日)。 「OPERAが5番目のタウニュートリノを検出」。2017 年2 月 8 日に取得。
- ^ Adam, T.; et al. (OPERA コラボレーション) (2011 年 11 月 17 日). 「CNGS ビームにおける OPERA 検出器によるニュートリノ速度の測定」. arXiv : 1109.4897v1 [hep-ex].
- ^ Brumfiel, G. (2012年3月16日). 「ニュートリノは光より速くない」. Nature News . doi :10.1038/nature.2012.10249. S2CID 119620081. 2013年3月12日閲覧。
- ^ 「CERNからグラン・サッソに送られたニュートリノは宇宙の速度制限を遵守」（プレスリリース）。CERN 。 2012年6月8日。2014年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年6月8日閲覧。
- ^ Adam, T.; et al. (OPERA コラボレーション) (2012). 「CNGS ビームにおける OPERA 検出器によるニュートリノ速度の測定」. Journal of High Energy Physics . 2012 (10): 93. arXiv : 1109.4897 . Bibcode :2012JHEP...10..093A. doi :10.1007/JHEP10(2012)093. S2CID 17652398.
- ^ Adam, T.; et al. (OPERA コラボレーション) (2013). 「2012 年の専用データを使用した CNGS ビームでの OPERA 検出器によるニュートリノ速度の測定」。Journal of High Energy Physics . 1 : 153. arXiv : 1212.1276 . Bibcode :2013JHEP...01..153A. doi :10.1007/JHEP01(2013)153. S2CID 119258343.
外部リンク
ウィキメディア・コモンズの OPERA 実験に関連するメディア- CERN: タウニュートリノの初出現
- タウニュートリノの出現
- OPERAの出版物
北緯42°28′ 東経13°34′ / 北緯42.46° 東経13.57° / 42.46; 13.57