Из статьи "Еще раз о загадочных нейтрино "

Опубликовано в еженедельнике ОИЯИ "Дубна" N 17 (2002)

"...В микромире должно быть много неожиданностей. Но, без сомнения, удивительнейшая из всех элементарных частиц - это нейтрино. Самое характерное свойство нейтрино - его потрясающая проникающая способность".
Бруно Понтекорво. "Загадочные нейтрино"

    Нейтрино не только самая загадочная и всепроникающая, но и одна из самых распространенных частиц во Вселенной. Поэтому исследуют нейтрино от самых различных источников: от -распада ядер, солнечные нейтрино, атмосферные нейтрино, от взрыва сверхновых звезд, из центра Земли, глубоководные нейтрино, реакторные нейтрино, нейтрино от ускорителей.

С.А.БУНЯТОВ

Поиски нейтринных осцилляций на SPS ЦЕРН

    В международной коллаборации NOMAD участвуют ряд лабораторий и университетов Западной Европы, США, Австралии, ЦЕРН, ИЯИ (Москва) и ЛЯП ОИЯИ. Основной целью эксперимента NOMAD был поиск нейтринных осцилляций в пучке нейтрино широкого спектра от ускорителя протонов SPS, ЦЕРН. Обнаружение осцилляций означало бы наличие массы у нейтрино.
    В 2001 году коллаборацией были опубликованы окончательные результаты по поиску осцилляций . Анализ полного набора данных указывает на отсутствие осцилляций в области разности квадратов масс двух типов нейтрино 1<m₁₂<1000 эВ² (электроновольт). Для больших значений m²₁₂ (больше 50 эВ²) ограничение на вероятность осцилляций меньше 1.6*10^-4. Полученный верхний предел более чем на порядок лучше пределов, полученных в предыдущих экспериментах в Лаборатории имени Ферми (США).
    Запланированные в проекте пределы на параметры осцилляций были не только достигнуты, но и превзойдены. Однако сигнал от осцилляций в исследованной области не обнаружен.
    На Международной конференции по физике высоких энергий в Будапеште в 2001 году были доложены предварительные результаты поиска нейтринных осцилляций другого типа: . Полученный предел (меньше 6*10^-4) исключает результат эксперимента LSND (Лос-Аламос, США) для области относительно больших масс: m²₁₂ больше 10 эВ².
    В другом эксперименте (CHORUS), выполненном в ЦЕРН одновременно с экспериментом NOMAD на том же нейтринном канале, но другой коллаборацией физиков и другой методикой (с использованием ядерных эмульсий) также не наблюдали осцилляций в исследованном интервале m²₁₂.
    Оба эксперимента были нацелены на поиск осцилляций по появлению тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино. Оба эксперимента закончили набор данных на ускорителе в ЦЕРН в 1998 году. В том самом году, когда японско-американская коллаборация "Суперкамиоканде" при исследовании атмосферных нейтрино в подземной лаборатории в Японии заявила о наблюдении осцилляций, наиболее вероятно, типа с максимальной амплитудой и в области очень малых значений m²₁₂~(2-3)·10^-3 эВ². Следует отметить, что в эксперименте наблюдался недостаток мюонных нейтрино по сравнению с расчетами, но появления тау-нейтрино не наблюдалось.
Можно ли на ускорителях высоких энергий достичь уровня m₁₂~10^-3 эВ², при котором из анализа атмосферных нейтрино делают вывод о наблюдении осцилляций? Можно, но для этого нужно расположить детектор не на расстоянии 0,5-1 км от источника нейтрино, а на расстояниях 200-1000 км. И такие эксперименты планируются в Японии, США, ЦЕРН.
    В Японии уже начат эксперимент по поиску осцилляций, в котором пучок нейтрино от ускорителя 12 ГэВ KEK посылается на расстояние 250 км, где расположен детектор "Суперкамиоканде" (эксперимент К2К). В США в 2003 году планируется начать эксперимент MINOS на расстоянии 732 км от источника нейтрино в лаборатории имени Ферми. В ЦЕРН начаты работы по созданию нейтринного канала в направлении на Grand Sasso (Италия), где на таком же расстоянии (732 км) будут расположены детекторы. Все три дальних детектора располагаются в подземных лабораториях, и все это делается, чтобы уточнить и окончательно убедиться в результатах, полученных в экспериментах с атмосферными нейтрино.