K2K-experiment
K2K -experimentet ( KEK till Kamioka ) var ett neutrinoexperiment som pågick från juni 1999 till november 2004. Det använde muonneutriner från en välkontrollerad och välförstådd stråle för att verifiera svängningarna som tidigare observerats av Super-Kamiokande med hjälp av atmosfäriska neutriner . Detta var den första positiva mätningen av neutrinoscillationer där både källan och detektorn var helt under försöksledarens kontroll. Tidigare experiment förlitade sig på neutriner från solen eller från kosmiska källor . Experimentet fann oscillationsparametrar som överensstämde med de som uppmätts av Super-Kamiokande.
Experimentell design
K2K är ett neutrinoexperiment som riktade en stråle av muonneutriner (
ν
μ ) från 12 GeV protonsynkrotronen vid KEK , som ligger i Tsukuba , Ibaraki , till Kamioka Observatory , som ligger i Kamioka , Gifu , cirka 250 km bort. Myonneutrinerna reste genom jorden , vilket gjorde att de kunde svänga (förändras) till andra smaker av neutriner , nämligen till elektronneutriner (
ν
e ) och tau-neutriner (
ν
τ ). K2K fokuserade dock endast på
ν
μ →
ν
τ svängningar.
Protonstrålen från synkrotronen riktades mot ett aluminiummål , och de resulterande kollisionerna producerade en stor mängd pioner . Dessa pioner fokuserades sedan i ett 200 m sönderfallsrör, där de skulle sönderfalla till myoner och muonneutriner . Myonerna stoppades vid änden av röret och lämnade en stråle av muonneutriner. Den exakta sammansättningen av strålen innehöll över 97 % myonneutriner, med de övriga 3 % gjorda av elektronneutriner (
ν
e ), elektron antineutriner (
ν
e ) och myon antineutriner (
ν
μ ).
Efter att de lämnat röret gick neutrinorna genom en Cherenkov- neutrinodetektor på 1 kilotons vatten ("näradetektor") placerad cirka 300 m från aluminiummålet för att bestämma neutrinostrålens egenskaper . Denna 1-kilos "nära detektor" var en förminskad version av den 50-kilos Super-Kamiokande "fjärrdetektorn" belägen vid Kamioka-observatoriet , vilket gjorde det möjligt för forskare att eliminera vissa systematiska osäkerheter som skulle finnas om två olika detektortyper var Begagnade. Denna konfiguration med dubbla detektorer gjorde det möjligt att jämföra neutrinostrålen vid närdetektorn med neutrinostrålen vid den bortre detektorn för att avgöra om neutrinos hade oscillerat eller inte.
Samarbete
K2K-samarbetet bestod av cirka 130 fysiker från 27 universitet och forskningsinstitut från hela världen, listade nedan. Den fullständiga listan över forskare och deras ursprungsländer finns på K2K:s webbplats .
- Boston University
- Chonnam National University
- CEA Saclay (DSM-DAPNIA)
- Dongshin universitet
- Högenergiacceleratorforskningsorganisation
- Hiroshima universitet
- Institutet för forskning om kosmisk strålning
- Institutet för kärnkraftsforskning
- Kobe universitet
- Korea universitet
- Kyoto universitet
- Massachusetts Institute of Technology
- Niigata universitet
- Okayama universitet
- Sapienza universitet i Rom
- Seouls nationella universitet
- State University of New York vid Stony Brook
- Tokyo University of Science
- Tohoku universitet
- Barcelonas autonoma universitet / IFAE
- University of California, Irvine
- Universitetet i Genève
- University of Hawaii
- Tokyos universitet
- Valencias universitet
- Universitetet i Warszawa
- University of Washington
Resultat
De slutliga K2K-resultaten fann att vid 99,9985% konfidens (4,3 σ ) hade det skett ett försvinnande av muonneutriner. Genom att anpassa data under oscillationshypotesen var den bästa passningen för kvadraten av massskillnaden mellan myonneutriner och tau-neutriner Δ m 2 = 2,8 × 10 −3 eV 2 . Detta resultat stämmer väl överens med det tidigare Super-Kamiokande -resultatet och det senare MINOS- resultatet.
Se även
- T2K-experiment – efterföljaren till K2K-experimentet