Войти
Схематический обзор детектора DONUT DONUT (Прямое наблюдение nu tau, E872) был экспериментом в Фермилаб, посвященный поиску тау-нейтринных взаимодействий. Детектор проработал несколько месяцев летом 1997 г. и успешно зарегистрировал тау-нейтрино. Это подтвердило существование последнего лептона, предсказанного Стандартной моделью. Данные эксперимента также были использованы для определения верхнего предела магнитного момента тау-нейтрино и измерения его сечения взаимодействия.
В DONUT протоны, ускоренные Тэватроном, использовались для получения тау нейтрино через распад очарованных мезонов. После устранения как можно большего количества нежелательных фоновых частиц с помощью системы магнитов и объемного вещества (в основном железа и бетона) луч прошел через несколько слоев ядерной эмульсии. В очень редких случаях одно из нейтрино могло взаимодействовать в детекторе, создавая электрически заряженные частицы, которые оставляли видимые следы в эмульсии и могли быть зарегистрированы электронным способом с помощью системы сцинтилляторов и дрейфовых камер.
Используя электронную информацию, были идентифицированы возможные взаимодействия нейтрино и выбраны для дальнейшего анализа. Это означало фотографическое проявление листов эмульсии, чтобы любые следы, оставленные частицами, проходящими через них, отображались в виде маленькой черной точки. Соединяя эти точки на последующих листах, реконструировали путь, по которому прошла каждая частица, и идентифицировали вероятные взаимодействия нейтрино. Характерные свойства нейтринных взаимодействий заключались в том, что внезапно появлялось несколько треков, не ведущих к ним. Тау-нейтрино было идентифицировано по одному из этих треков, показывающих "излом" через несколько миллиметров, что указывает на распад тау-лептона.
В июле 2000 года коллаборация DONUT объявила о первом наблюдении. взаимодействий тау-нейтрино. Этот результат был основан только на четырех событиях, но сигнал был намного выше ожидаемого фона (0,34 ± 0,05 события) и имел значение p 4 × 10, около 3,5 сигма. Это ниже обычного стандарта доказательства, но было общепринятым, потому что частица должна была там находиться. В итоговом отчете за 2008 год идентифицировано 9 тау-нейтринных событий из общей выборки из 578 нейтринных событий. Его значение заключается в том факте, что тау-нейтрино до сих пор оставалось единственной частицей Стандартной модели, которая не наблюдалась напрямую, за исключением бозона Хиггса.
Кроме самого результата, DONUT также позволил проверить новые методы обнаружения нейтрино высоких энергий, в частности, камеру эмульсионного облака, в которой слои ядерной эмульсии перемежаются слоями железа, что приводит к увеличению количества взаимодействий.
