ИЯИ РАН - международное сотрудничество

• физика частиц - ускорительные эксперименты
• физика частиц - неускорительные эксперименты
• фундаментальная ядерная физика
• физика и техника ускорителей заряженных частиц
• нейтринная астрофизика, физика космических лучей
• ЦЕРН

Физика частиц - ускорительные эксперименты

Нейтринный ускорительный эксперимент с длинной базой Т2К, (КЕК, Национальная Лаборатория физики высоких энергий, Нейтринная обсерватория СуперКамиоканде, Япония)
Эксперимент предназначен для изучения нейтринных осцилляций. Главные задачи - это поиск и измерение осцилляций мюонных нейтрино в электронные нейтрино, измерение угла смешивания θ₁₃, поиск СР нарушения в лептонном секторе, прецизиооное измерение осцилляционных параметров, поиск стерильных нейтрино.
В эксперименте используется off-axis пучок нейтрино, полученный на 30 ГэВном сильноточном протонном ускорителе J-PARC. Пучок направлен в дальний нейтринный детектор СуперКамиоканде, расположенный на расстоянии 295 км от J-PARC. Параметры нейтринного пучка вблизи мишени (до осцилляций) измеряются ближним детектором ND280, а затем, после прохождения сквозь Землю, - детектором СуперКамиоканде.
Измеренные изменения в интенсивности и составе пучка после прохождения сквозь землю расстояния от J-PARC до СуперКамиоканде используются для изучения свойств нейтрино.

Эксперимент K2K (KEK - CуперКамиоканде, Япония)
Основной целью первого ускорительного нейтринного эксперимента с длинной базой К2К было подтверждение осцилляций мюонных нейтрино с "атмосферными параметрами", обнаруженных установкой Супер-Камиоканде в 1998 году. В эксперименте К2К нейтрино, рожденные на протонном ускорителе в КЕК, регистрировались детектором Супер-Камиоканде на расстоянии 250 км от КЕК.
Эксперимент был закончен в 2014 году. В результате было зарегистрировано 112 мюонных нейтрино, в то время как в отсутствие осцилляций ожидалось 158 событий. Вероятность того, что этот эффект может быть объяснен статистической флуктуацией составила всего 0.0015%.
Наблюденный дефицит мюонных нейтрино явился первым однозначным подтверждением эффекта нейтринный осцилляций атмосферных нейтрино.

Основной целью эксперимента Е246 в КЕК (Национальная Лаборатория физики высоких энергий, Япония) является поиск нарушения Т-инвариантности в распаде К⁺—>m⁺p⁰ν.
Обнаружение такого эффекта было бы проявлением новой физики вне рамок Стандартной Модели и означало бы существование механизмов СР-нарушения через обмен Хиггсовскими бозонами.

Основной задачей эксперимента Е949 в БНЛ (Брукхевенская национальная лаборатория, США)является измерение редкого распада К⁺—>p⁺νν, идущего за счет нейтральных токов с изменением аромата.
Чувствительность эксперимента к этому распаду составляет около 10^-11, что на порядок превосходит предсказание Стандартной модели. В результате матричный элемент СКМ матрицы |V_td| может быть определен с точностью лучше 25%.

Целью эксперимента Е938 MINERvA (Национальная ускорительная лаборатория имени Энрико Ферми - ФНАЛ, США) является изучение рассеяния нейтрино на ядрах.
Программа эксперимента включает измерение сечений взаимодействия нейтрино с различными ядерными мишенями в области энергий квази-упругого рассеяния, рождения резонансов и глубоко-неупругого рассеяния. Актуальность этих исследований обусловлена, в первую очередь, тем что неопределенности в сечениях квази-упругого и резонансного взаимодействия нейтрино с ядрами являются одним из основных источников систематических ошибок в ускорительных осцилляционных экспериментах с дальними нейтрино.
Сотрудники Института принимают участие в дежурствах на детекторе, занимаются обработкой и анализом данных об эксклюзивных квази-упругих событиях, а также определением дифференциального сечения этого процесса и аксиального форм фактора нуклона.

Целью эксперимента E929 NOvA (Национальная ускорительная лаборатория имени Энрико Ферми - ФНАЛ, США) является изучение ν_μ → ν_e осцилляций нейтрино. Программа эксперимента включает измерение числа событий, обусловленных взаимодействием электронных (анти)нейтрино, которые могут появиться в пучках мюонных (анти)нейтрино, в результате ν_μ → ν_e осцилляций.
Это дает возможность измерить вероятность таких переходов, угол смешивания θ₁₃ и фазу нарушения СР инвариантности в лептонном секторе, а также определить иерархию масс нейтринных состояний. Наблюдение нарушения СР-инвариантности в лептонном секторе, которое само по себе является открытием, явилось бы экспериментальным базисом для фундаментальной идеи лептогенезиса, которая объясняет барионную асимметрию Вселенной. Этот эксперимент также определит с высокой точностью и другие параметры осцилляций, что позволит понять различие между смешиванием кварков и лептонов.
В настоящее время, сотрудники Института принимают участие в монтаже и наладке ближнего детектора, а также в дежурствах на нейтринных детекторах NOvA. Занимаютя изучением фона от проникающей компоненты космических лучей и разработкой методов его подавления. Основная деятельность связана с восстановлением, идентификацией и анализом нейтринных событий на ближнем и дальнем детекторах NOvA и проведением расчетов потоков (анти)нейтрино в пучке off-axis NuMI.

Эмульсионный детектор для поиска осцилляций нейтрино в лаборатории Гран-Сассо - Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus - эксперимент OPERA создан для международного проекта CNGS (CERN neutrinos to Gran Sasso). Он направлен на изучение свойств нейтрино и имеет фундаментальное значение для физики элементарных частиц, астрофизики и космологии.
В подземной лаборатории Гран Сассо, Италия на глубине около 1.4 км под землей сооружен детектор, состоящий из двух независимых супермодулей, которые включают в себя мишенные блоки и мюонные спектрометры. Пучок мюонных нейтрино образуется вследствие взаимодействия ускоренных на ускорителе в CERN’e протонов (энергия около 400 ГэВ) с нуклонами ядер графитовой мишени, затем произведенные частицы (пионы и каоны) фокусируются системой магнитов в указанном направлении – в направлении Гран Сассо. Пионы и каоны – короткоживущие частицы, распад которых происходит на лету в вакуумном туннеле около 1 км длиной при очень высоких энергиях. Продуктами такого распада являются мюоны и нейтрино.