Visokoenergetski neutrini su izuzetno retke čestice koje se do sada pokazalo veoma teškim za otkrivanje. Tokove ovih retkih čestica prvi put je otkrila IceCube Collaboration još 2013.
Nedavni radovi predstavljeni u Phisical Reviev D i The Astrophisical Journal Letters otkrili su da bi galaktičke supernove mogle biti obećavajući izvori visokoenergetskih neutrina. Ovo je inspirisalo nove studije koje istražuju mogućnost otkrivanja neutrina koji potiču iz ovih izvora pomoću detektora sudarača velikih čestica, kao što je detektor ATLAS u CERN-u.
Istraživači sa Univerziteta Harvard, Univerziteta u Nevadi i Pensilvanskog državnog univerziteta nedavno su pokazali da detektor ATLAS može meriti fluks visokoenergetskih neutrina supernove. Njihov novi rad, objavljen u Phisical Reviev Letters, mogao bi da inspiriše buduće napore usmerene na otkrivanje fluksa visokoenergetskih neutrina.
„Carlos A. Arguelles, Ali Kheirandish i ja smo se sreli na KITP radionici u Santa Barbari i shvatili da su neutrini supernove visoke energije obećavajuće mete ne samo za velike detektore neutrina već i za detektore fizike čestica“, Kohta Murase, co. – rekao je autor rada za Phis.org. „Detektori kolajdera kao što je ATLAS na LHC-u mogu biti mnogo bolji od detektora neutrina kao što je IceCube za proučavanje svojstava neutrina (ukusi, antineutrini, nova fizika itd.).“
Poprečni preseci neutrina-nukleona, masa ATLAS-a i očekivani tok neutrina iz date supernove kao funkcija vremena, već su bili poznati. Uzimajući u obzir sastavni deo ovih poznatih veličina zajedno, Murase i njegove kolege su uspeli da procene broj neutrina koji bi direktno delovali u detektoru ATLAS.
„Takođe smo uzeli u obzir neutrine koji interaguju u Zemlji van detektora i proizvode mion koji bi mogao da se detektuje unutar detektora“, rekao je Aleks I. Ven, koautor rada. „Koristili smo softver pod nazivom LeptonInjector, koji je modelovao takve događaje uzimajući u obzir tok neutrina, geometriju detektora i tako dalje. Ovi proračuni su nam dali procenjeni broj događaja neutrina signala za datu supernovu.
„Odatle, na osnovu onoga što smo znali o hardverskim mogućnostima ATLAS-a, pokazali smo da može da razlikuje ove signale od pozadine i da povrati važne informacije o neutrinu kao što su njegov naboj i ukus.
Na osnovu svojih proračuna, Murase, Ven i njihove kolege zaključili su da čak i sa ograničenom statistikom, ATLAS detektor na CERN-ovom Velikom hadronskom sudaraču (LHC) treba da bude u stanju da okarakteriše ukus neutrina. Pored toga, detektor treba da bude u stanju da razlikuje neutrina i antineutrina.
„Mnoge prethodne studije o visokoenergetskim astrofizičkim neutrinima oslanjale su se na detektore velike zapremine koji koriste vodu ili led (kao što su Super-Kamiokande i IceCube)“, rekao je Murase. „Ovaj rad pokazuje da veliki detektori kolajdera kao što su ATLAS i CMS, koji imaju mnogo bolju energetsku i ugaonu rezoluciju i mogućnosti identifikacije čestica, služe kao jedinstveni astrofizički neutrino teleskopi. Ovo je moćno i komplementarno konvencionalnom pristupu.“
Ovaj nedavni rad naglašava potencijal detektora kolajdera ATLAS i CMS za detekciju visokoenergetskih neutrina koji potiču iz galaktičkih supernova u budućnosti. U budućnosti bi to moglo da inspiriše saradnju ATLAS-a i CMS-a da započne potragu za galaktičkim supernovama sa visokoenergetskim neutrinima, potencijalno pomažući da se prikupi novi uvid o ovim retkim česticama samo sa ograničenim brojem neutrina.
„Naš rad dodaje ATLAS i slične gusto instrumentirane eksperimente mreži eksperimenata koji nadgledaju nebo u potrazi za sledećim galaktičkim supernovom“, rekao je Karlos Argueles-Delgado, drugi istraživač uključen u studiju. „Veoma mi je uzbudljivo razmišljati o naučnicima u širokom spektru eksperimentalne fizike visokih energija, od MeV do TeV energija, koji proučavaju ovo.
Murase, Ven i njihovi saradnici planiraju da nastave da istražuju ovaj novootkriveni put istraživanja. U svojim sledećim radovima, na primer, želeli bi da se fokusiraju na to kako bi drugi detektori sudarača mogli da doprinesu posmatranju neutrina visoke energije.
„U našim budućim studijama, možda bi bilo interesantno razmotriti izglede za druge detektore sudarača i implikacije na fiziku izvan standardnog modela“, dodao je Murase.
