OPERA ( Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus ) er et eksperiment til at studere neutrinoscillationer . Det er rettet mod at bevise hypotesen om transformationen af nogle typer neutrinoer (elektroniske, muon og tau neutrinoer) til andre. I 2010, som en del af eksperimentet, blev der opnået direkte beviser for, at myon-neutrinoer kan blive til tau-neutrinoer [1] .
Eksperimentet bruger en myon-neutrinostråle genereret af CERN Proton Super Synchrotron (SPS) i Genève og sendt til Gran Sasso Underground Laboratory (LNGS), hvor OPERA-detektoren er placeret, som primært bruges til at detektere tau-neutrinoer, der stammer fra muon-neutrino. svingninger. Vejen på 732 kilometer fra CERN til Gran Sasso-laboratoriet tager partikler 3 millisekunder. Detektoren for OPERA-projektet består af omkring 150 tusinde elementer (de såkaldte "klodser" (mursten)) med en samlet vægt på 1300 tons: blyplader sammenflettet med en emulsionsfilm, der vejer 8,3 kg hver [2]. Ud over dem er enheden udstyret med elektroniske detektorer og anden understøttende infrastruktur. Dens konstruktion begyndte i 2003 og blev afsluttet i foråret og sommeren 2008 . Forsøget er i øjeblikket i sin aktive fase.
Cirka 200 fysikere fra 36 institutter og 13 lande, herunder Rusland [3] , deltager i OPERA-projektet .
Den 22. september 2011 dukkede et fortryk af en artikel op i arkivet over elektroniske fortryk, hvori forfatterne analyserer de mulige årsager, der fører til neutrinoers superluminale hastighed fra kilden til detektoren [4] [5] . Der er ingen entydig fortolkning af de opnåede resultater.
Senere[ hvornår? ] eksperimentet blev gentaget af det samme projekt på det samme anlæg med en modificeret teknik: neutrinoer blev sendt i korte pulser af 3 ns varighed med et interval på 524 ns, hvilket resulterede i, at 20 neutrinoer blev detekteret pålideligt. Målingen af deres hastighed bekræftede de indledende antagelser om deres bevægelse med superluminal hastighed [6] [7] .
I februar 2012 var det muligt at identificere nogle påståede hardwarefejl i driften af den brugte OPERA neutrino detektor. Dette afklarede dog ikke situationen fuldstændigt, da disse fejl kunne have den modsatte effekt på målingen af neutrinohastigheden, og deres nøjagtige værdi blev ikke fastlagt. Den første mulige fejlkilde, oscillatoren, der blev brugt til at få tidsstemplet til synkronisering med GPS, kunne føre til en overvurdering af neutrino-flyvetiden. Det andet er et fiberoptisk kabelstik, der sender GPS-signalet til OPERA-uret. Dens forkerte drift kan føre til en undervurdering af neutrino-flyvetiden. [8] [9]
Gentagne eksperimenter blev udført som en del af ICARUS-eksperimentet. Denne neutrino-detektor er også placeret på Gran Sasso-laboratoriet og er også i stand til at fange partikler sendt fra CERN. Resultaterne af forsøg med korte partikelstråler på ICARUS viste, at neutrinoerne nåede detektoren i nøjagtig overensstemmelse med teorien, det vil sige, at de ikke rejste hurtigere end lyset i et vakuum.
I maj 2012 gennemførte OPERA en række kontroleksperimenter og kom til den endelige konklusion, at en teknisk defekt var årsagen til den fejlagtige konklusion om superluminal hastighed. Det optiske kabelstik var ikke helt fikseret, hvilket førte til dæmpning af det optiske signal og en betydelig stigning i forsinkelsen i det elektriske kredsløb til detektering af ESAT PPmS clock-impulsen, når den blev transmitteret fra GPS'en til OPERA-masteruret [10 ] [11] [12] [13] .
| Eksperimenter og detektorer i neutrinofysik | |
|---|---|
| Opdagelser |
|
| Drift | |
| Under opbygning |
|
| Lukket |
|
| Foreslået |
|
| Annulleret |
|
