Эксперимент OPERA, расположенный в лаборатории Gran Sasso Итальянского национального института ядерной физики (INFN), был призван доказать, что мюонные нейтрино могут превращаться в тау-нейтрино через процесс, называемый осцилляция нейтрино, открытие которого было удостоено Нобелевской премией в области науки и техники. В документе, опубликованном сегодня в журнале Physical Review Letters, сотрудничество OPERA даёт окончательные результаты эксперимента и сообщает о наблюдении в общей сложности 10 событий-кандидатов преобразования мюонного нейтрино в тау-нейтрино. Это однозначно демонстрирует, что мюонные нейтрино осциллируют в тау-нейтрино на пути из ЦЕРН (730 км), где мюонные нейтрино были получены на ускорителе, в лабораторию Гран Сассо, где ОПЕРА обнаружила десяти тау-нейтринных кандидатов.

Сотрудничество OPERA также передало свои данные через портал открытых данных CERN на общий доступ. Данные доступны исследователям, не входящие в коллаборацию OPERA, имеют возможность проводить с ними новые собственные исследования. Представленные наборы данных содержат богатую контекстную информацию, которая помогает интерпретировать данные, а также их использовать в учебных целях. Визуализатор позволяет пользователям видеть разные события и загружать их. Это первый выпуск данных, не относящихся к LHC, через портал открытых данных CERN - услуг, запущенную в 2014 году.

В природе существует три типа нейтрино: электрон, мюон и тау-нейтрино. Именно эти лептоны регистрируются детекторами, такими как OPERA, уникальными в своей способности наблюдать за всеми тремя лептонами. Эксперименты, проведенные вокруг рубежа тысячелетия, показали, что мюонные нейтрино, путешествуя на большие расстояния, создают меньше мюонов, чем ожидалось, при взаимодействии с детектором. Это предполагало, что мюонные нейтрино осциллируют в другие типы нейтрино. Поскольку число обнаруженных электронов не изменилось, физики предположили, что мюонные нейтрино в основном осциллируют в тау-нейтрино. Это было однозначно подтверждено OPERA, благодаря прямому наблюдению нейтрино тау, появляющемуся в сотнях километров от источника мюонных нейтрино. Изучение процесса осцилляций проливает свет на некоторые из свойств этих таинственных частиц, таких как оценка их масс.

Сотрудничество OPERA наблюдало первое событие тау-лептона (свидетельство колебаний мюон-нейтрино) в 2010 году, а затем четыре дополнительных события, которые были зарегистрированы в период с 2012 по 2015 год, когда впервые было обнаружено появление тау-нейтрино. Благодаря новой стратегии анализа, примененной к полной выборке данных, собранной в период между 2008 и 2012 годами - периоду производства нейтрино - в настоящее время выявлено в общей сложности 10 кандидатских событий с чрезвычайно высоким уровнем достоверности.

«Мы проанализировали все с совершенно новой стратегией, учитывая особенности событий», - сказал представитель Джованни Де Леллис для сотрудничества OPERA. «Мы также сообщаем о первом прямом наблюдении количества нейтринных тау-лептонов, параметра, который отличает нейтрино от их антиматерии, антинейтрино. Сегодня очень приятно видеть, что результаты нашего наследия во многом превышают уровень уверенности, который мы предусмотрели в предложении эксперимента ».

Помимо вклада эксперимента в понимание поведения нейтрино, разработка новых технологий также является частью наследия OPERA. Сотрудничество было первым, кто разработал полностью автоматизированные высокоскоростные считывающие технологии с субмикронной точностью, впервые стали широко использовать так называемые ядерные эмульсионные пленки для регистрации треков частиц. Технология ядерной эмульсии находит применение в широком спектре других научных областей от поиска темной материи до исследования вулканов и ледников. Он также применяется для оптимизации адронной терапии для лечения рака и недавно использовался для составления карты интерьера Великой пирамиды, одного из старейших и крупнейших памятников на Земле, построенного во время династии фараона Хуфу, также известного как Хеопс.

Важные ссылки по материалу:

• Final Results of the OPERA Experiment on ντ Appearance in the CNGS Neutrino Beam
• OPERA presents its final results on neutrino oscillations:
• Release of the first set of data samples by the OPERA Collaboration