Физики МГУ предложили способ восстановления энергии электронного пучка для измерения осцилляций нейтрино

Сотрудники Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына (НИИЯФ) и физического факультета МГУ совместно с зарубежными коллегами предложили способы улучшить существующие модели нейтринно-ядерного взаимодействия методами электронного рассеяния, что позволило протестировать разные варианты таких моделей. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Nature.

Нейтринные эксперименты позволяют изучать одно из самых интересных физических явлений – нейтринные осцилляции. Результаты существующих экспериментов включают довольно существенные погрешности. Эти погрешности можно уменьшить, используя подходы, опубликованные в данном исследовании.

При использовании данных по электронно-ядерному рассеянию с известными начальными энергиями электронов оказалось возможным протестировать методы восстановления энергии нейтрино, а также различные модели нейтринно-ядерного взаимодействия. Сотрудники МГУ предложили методы, описанные в статье, которые могут повысить точность нейтринных экспериментов и уменьшить систематические неопределенности результатов таких экспериментов.

«Изучалось рассеяние электронов на ядрах (гелий, углерод, железо) с вылетом одного протона. Используя сходство электронно-ядерного (векторный ток) и нейтринно-ядерного (векторный плюс аксиальный ток) взаимодействий, такой процесс можно сымитировать с помощью моделей, применяемых в нейтринных экспериментах. Сравнивая измеренное сечение рассеяния с моделированным, можно тестировать процедуры восстановления энергии нейтрино, а также различные модели нейтринного взаимодействия», – рассказал старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ Евгений Исупов.

Эксперименты, про которые говорится в статье, были проведены на детекторе CLAS, который прекратил свое существование в 2012 году. В настоящее время энергия ускорителя увеличена, а в строй вступил новый детектор CLAS12, поэтому эти исследования будут продолжены. Набор данных для эксперимента проходит прямо сейчас и продолжится до конца января 2022 года.

Разработанная методика может быть использована как в текущих экспериментах (MINERvA, NOvA, MicroBooNE, Super-Kamiokande), так и в будущих проектах, таких как DUNE и Hyper-Kamiokande.