散乱およびニュートリノ検出器

大型ハドロン衝突型加速器
(LHC)

LHC実験と前段階の加速器の計画。
LHC実験
アトラス	トロイダルLHC装置
コンテンツ管理システム	コンパクトミューオンソレノイド
LHCb	LHC-ビューティー
アリス	大型イオン衝突型加速器実験
トーテム	全断面積、弾性散乱および回折解離
LHCf	LHC フォワード
モエダル	LHC のモノポールおよびエキゾチック検出器
ファサー	前方検索実験
SND	散乱およびニュートリノ検出器
LHC前駆加速器
pとPb	陽子（Linac 4）および鉛（Linac 3）用の線形加速器
（マークなし）	陽子シンクロトロンブースター
追伸	陽子シンクロトロン
スペクトラム	スーパープロトンシンクロトロン

欧州原子核研究機構（ CERN ）の大型ハドロン衝突型加速器（LHC）にある散乱・ニュートリノ検出器（SND）は、衝突型ニュートリノの検出のために構築された実験です。SNDの主な目的は、p+p --> +Xプロセスを測定し、弱く相互作用する粒子を探すことです。2022年から運用が開始され、LHC-Run 3（2022-2024）の期間中に稼働します。SNDは、LHCとスーパープロトンシンクロトロンを結ぶ空のトンネルTI18に設置され、ATLAS実験の相互作用点から高速前進領域で480m離れており、ビーム衝突軸に沿っています。^{[1] [2] [3] [4] [5]} ${\displaystyle \mathrm {\nu } }$

2020年2月、隠れた粒子の探索（SHiP）コラボレーションは、ニュートリノ測定への関心をLHC評議会（LHCC）に表明した。SNDの意向書は2020年8月に提出された。^[6] LHCCの推奨に基づいて、意向書に続いて2021年2月に技術設計レポートが提出された。この実験はその後、2021年3月にCERN研究委員会によってLHCでの9番目の実験として承認された。^{[1] [7]} 2023年、SND@LHCとFASERは衝突型ニュートリノの最初の観測を報告した。^{[8] [9] [10]}

SNDは、 これまで探索されたことのない擬似ラピディティ（角度）範囲で3種類のニュートリノフレーバーすべてを検出するなど、物理学の幅広い範囲をカバーします。 ^{[3] LHCの}FASERnu検出器とともに、衝突型ニュートリノを観測して研究する最初の実験になります。^[5]また、弱い相互作用粒子や暗黒物質を構成する可能性のある粒子など、標準モデルを超える粒子を探索します。^[6]

SNDは主に擬似ラピディティ範囲7.2～8.6のニュートリノを観測する。この未踏の範囲のニュートリノの散乱特性を検出し、FASERnuの観測範囲を補完する。 ^{[2] [3] [11]この範囲のニュートリノは}チャーム崩壊（c → s +  ：チャームクォークがストレンジクォークとWボソンに崩壊）などの重いクォークの崩壊から発生するため、SNDは重いクォーク生成の物理学に関する貴重な洞察を提供することを目指している。チャームハドロン生成の研究は、低ビョルケン-x領域におけるグルーオン・パートン分布関数を制限するデータも提供する。 ^{[5] [6]}最初の運用ラン、すなわち2022年から2025年までのLHCのRun-3では、SNDは約2000個の高エネルギーニュートリノを検出して研究すると予想されている。^{[5] [11]}${\textstyle \mathrm {W^{\pm}} }$

弱く相互作用する粒子（FIP）は、陽子-陽子衝突で生成されると理論づけられています。SNDは、検出器ターゲットセクションの原子（主に陽子）からの散乱を観測することによって安定なFIPを検出し、検出器自体の内部で崩壊する可能性のある不安定なFIPを検出できる可能性があります。^[6]ニュートリノに似た散乱特性を持ち、「ポータルメディエーター」を介して標準モデルの粒子と相互作用すると考えられている軽暗黒物質粒子も、FIPとして検出される可能性がありますが、^[12]ニュートリノ散乱背景から分離する必要があります。このような分離の基本的な基準の1つは、非弾性衝突イベントと弾性衝突イベントの数を観測することです。ニュートリノは通常、メディエーター（ WボソンとZボソン）の質量が大きいため非弾性散乱します。したがって、予測された弾性衝突の数を超えると、軽暗黒物質散乱イベントが示唆されます。^{[6] [11]}

• LHC での FASERnu 実験
• LHC実験のリスト

• CERN グレイブックの SND
• INSPIRE-HEPにおける SND 実験記録