{"id":6031,"date":"2011-06-28T21:59:17","date_gmt":"2011-06-28T21:59:17","guid":{"rendered":"https:\/\/t2k-experiment.org\/t2k\/"},"modified":"2023-02-06T07:46:22","modified_gmt":"2023-02-06T07:46:22","slug":"t2k","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/t2k\/","title":{"rendered":"O T2K"},"content":{"rendered":"
\"Map

<\/p><\/div>\n

T2K (Tokai to Kamioka) jest eksperymentem neutrinowym z d\u0142ug\u0105 baz\u0105 pomiarow\u0105 znajduj\u0105cym si\u0119 w Japonii, kt\u00f3ry badaja oscylacje neutrin. Neutrina, to cz\u0105stki elementarne wyst\u0119puj\u0105ce w trzech “zapachach”: neutrino elektronowe, mionowe i taonowe. Oddzia\u0142uj\u0105 one tylko poprzez oddzia\u0142ywania s\u0142abe i s\u0105 bardzo trudne do wykrycia, poniewa\u017c rzadko oddzia\u0142uj\u0105 z materi\u0105. Neutrina elektronowe s\u0105 produkowane w du\u017cych ilo\u015bciach w S\u0142o\u0144cu i mog\u0105 przelecie\u0107 przez ca\u0142\u0105 kul\u0119 ziemsk\u0105 nie oddzia\u0142uj\u0105c.<\/span><\/p>\n

Eksperyment T2K prowadzi\u0142 poszukiwania oscylacji neutrin mionowych w neutrina elektronowe i og\u0142osi\u0142 pierwsze eksperymentalne wskazanie na istnienie tego zjawiska w czerwcu 2011 roku. Oscylacje tego typu nie by\u0142y nigdy wcze\u015bniej obserwowane przez \u017caden eksperyment. T2K mierzy r\u00f3wnie\u017c parametry oscylacji neutrin mionowych w neutrina taonowe (kt\u00f3rych istnienie zosta\u0142o potwierdzone przez wcze\u015bniej dzia\u0142aj\u0105ce eksperymenty). W eksperymencie planuje si\u0119 wykona\u0107 najdok\u0142adniejsze jak dot\u0105d pomiary prawdopodobie\u0144stwa tych oscylacji oraz r\u00f3\u017cnicy mi\u0119dzy kwadratami mas neutrin.<\/span><\/p>\n

Wi\u0105zka neutrinowa w T2K<\/span><\/h2>\n

<\/p>\n

Eksperyment T2K korzysta z intensywnej wi\u0105zki neutrin mionowych produkowanej w miejscowo\u015bci Tokai, kt\u00f3ra znajduje si\u0119 na wschodnim wybrze\u017cu Japonii i wysy\u0142anej do miejscowo\u015bci Kamioka w odleg\u0142o\u015bci 295 km, w zachodniej Japonii. Wi\u0105zka neutrin powstaje w wyniku zderze\u0144 wi\u0105zki proton\u00f3w z grafitow\u0105 tarcz\u0105, w wyniku kt\u00f3rych powstaj\u0105 piony, kt\u00f3re s\u0105 nast\u0119pnie skupiane w wi\u0105zk\u0119 przez urz\u0105dzenia magnetyczne zwane “ro\u017ckami”. Piony szybko rozpadaj\u0105 si\u0119 na miony i neutrina mionowe. Miony oraz wszelkie pozosta\u0142e protony i piony s\u0105 zatrzymywane na grubej warstwie grafitu zwanej ,,\u015bmietnikiem wi\u0105zki\u201d (ang. beam dump), natomiast neutrina przechodz\u0105 przez t\u0119 warstw\u0119. Energia neutrin w wi\u0105zce jest wa\u017cna, poniewa\u017c od niej zale\u017cy prawdopodobie\u0144stwo oscylacji: niskoenergetyczne neutrina oscyluj\u0105 na kr\u00f3tszym dystansie ni\u017c wysokoenergetyczne. Neutrina z wi\u0105zki w T2K maj\u0105 \u015bredni\u0105 energi\u0119 r\u00f3wn\u0105 600 MeV, poniewa\u017c jest najbardziej prawdopodobne, \u017ce neutrina mionowe o tej energii b\u0119d\u0105 oscylowa\u0107 po przebyciu odleg\u0142o\u015bci 295 km.<\/span><\/p>\n

T2K rozpocz\u0105\u0142 r\u00f3wnie\u017c (w 2014 roku) zbieranie danych na wi\u0105zce antyneutrin mionowych. Uwa\u017ca si\u0119, \u017ce w Wielkim Wybuchu powsta\u0142y r\u00f3wne ilo\u015bci materii i antymaterii i nie wiadomo, dlaczego obecny Wszech\u015bwiat sk\u0142ada si\u0119 w ca\u0142o\u015bci z materii. Wi\u0105zk\u0119 antyneutrin wykorzystuje si\u0119 do poszukiwania rozwi\u0105zania problemu asymetrii mi\u0119dzy materi\u0105 i antymateri\u0105 poprzez por\u00f3wnanie oscylacji antyneutrin z oscylacjami neutrin.<\/span><\/p>\n

Detektory w T2K<\/span><\/h2>\n
\"Components

Components of the ND280 near detector<\/p><\/div>\n

Istotne jest, aby kierunek wi\u0105zki neutrin by\u0142 stabilny z dok\u0142adno\u015bci\u0105 do 1\/20 stopnia oraz, aby nat\u0119\u017cenie wi\u0105zki by\u0142o sta\u0142e w czasie. Kontrola kierunku i nat\u0119\u017cenia wi\u0105zki jest przeprowadzania codziennie przy u\u017cyciu bliskiego detektora o nazwie Interactive Neutrino GRID (INGRID), kt\u00f3ry wykorzystuje do tego oddzia\u0142ywania neutrin z \u017celazem. Detektor ten znajduje si\u0119 280 metr\u00f3w od tarczy i po\u0142o\u017cony jest na osi wi\u0105zki neutrin.<\/span><\/p>\n

T2K bada oscylacje neutrin za pomoc\u0105 dw\u00f3ch oddzielnych detektor\u00f3w oddalonych o 2.5 stopnia od osi wi\u0105zki neutrin. Drugi bliski detektor o nazwie ND280 znajduje si\u0119 w odleg\u0142o\u015bci 280 metr\u00f3w od tarczy, na kt\u00f3rej produkowane s\u0105 neutrina i mierzy parametry neutrin mionowych z wi\u0105zki, zanim wyst\u0105pi\u0105 jakiekolwiek oscylacje. Neutrina w T2K maj\u0105 znacznie wy\u017csze energie ni\u017c neutrina s\u0142oneczne, w zwi\u0105zku z czym maj\u0105 wy\u017csze prawdopodobie\u0144stwo, \u017ce wejd\u0105 w reakcje z materi\u0105. Neutrina mionowe z wi\u0105zki oddzia\u0142uj\u0105 ze scyntylatorem lub wod\u0105, kt\u00f3ra znajduje si\u0119 w ND280, a w znacznej cz\u0119\u015bci tych oddzia\u0142ywa\u0144 wytwarzany jest mion. Mion jest cz\u0105stk\u0105 na\u0142adowan\u0105, kt\u00f3ra mo\u017ce by\u0107 wykryta, poniewa\u017c jonizuje gaz, kt\u00f3ry znajduje si\u0119 w detektorze ND280 tu\u017c za wierzcho\u0142kiem oddzia\u0142ywania. Pomiary w ND280 s\u0105 wykorzystywane do tego, aby przewidzie\u0107 liczb\u0119 neutrin mionowych, kt\u00f3re by\u0142yby widoczne w dalekim detektorze, gdyby nie by\u0142o oscylacji.<\/span><\/p>\n

Wi\u0119kszo\u015b\u0107 neutrin przechodzi przez detektor ND280 nie oddzia\u0142uj\u0105c i podr\u00f3\u017cuje dalej z pr\u0119dko\u015bci\u0105 blisk\u0105 pr\u0119dko\u015bci \u015bwiat\u0142a do detektora dalekiego zwanego Super Kamiokande (Super K). Detektor ten znajduje si\u0119 1000 metr\u00f3w pod ziemi\u0105, w zachodniej cz\u0119\u015bci Japonii i jest oddalony o 295 km od tarczy, na kt\u00f3rej produkowane s\u0105 neutrina. Gdy neutrina dotr\u0105 do Super K wpadaj\u0105 do bardzo du\u017cego cylindra wype\u0142nionego ultra-czyst\u0105 wod\u0105. R\u00f3wnie\u017c w tym przypadku wi\u0119kszo\u015b\u0107 neutrin przechodzi przez detektor nie oddzia\u0142uj\u0105c, jednak ze wzgl\u0119du na ich wysokie energie oraz intensywno\u015b\u0107 wi\u0105zki, niekt\u00f3re wchodz\u0105 w reakcje z wod\u0105.<\/span><\/p>\n

\"\"

<\/p><\/div>\n

W znacznej cz\u0119\u015bci oddzia\u0142ywa\u0144 neutrin mionowych produkowane s\u0105 miony, podczas gdy w oddzia\u0142ywaniach neutrin elektronowych produkowane s\u0105 elektrony. Miony i elektrony s\u0105 cz\u0105stkami na\u0142adowanymi i podr\u00f3\u017cuj\u0105c przez detektor Super K polaryzuj\u0105 atomy wchodz\u0105ce w sk\u0142ad cz\u0105steczek wody. Po przej\u015bciu cz\u0105stki na\u0142adowanej atomy wracaj\u0105 do stanu r\u00f3wnowagi i emituj\u0105 fotony \u015bwiat\u0142a. Je\u015bli przechodz\u0105ca przez detektor cz\u0105stka na\u0142adowana porusza si\u0119 z pr\u0119dko\u015bci\u0105 wi\u0119ksz\u0105 ni\u017c pr\u0119dko\u015b\u0107 \u015bwiat\u0142a w wodzie (kt\u00f3ra wynosi 0.75 pr\u0119dko\u015bci \u015bwiat\u0142a w pr\u00f3\u017cni), w charakterystycznym sto\u017cku emitowane s\u0105 fotony \u015bwiat\u0142a, kt\u00f3re nazywa si\u0119 promieniowaniem Czerenkowa. \u015aciany detektora Super K wy\u0142o\u017cone s\u0105 ponad 10 000 czu\u0142ych fotopowielaczy, kt\u00f3re rejestruj\u0105 \u015bwiat\u0142o w postaci pier\u015bcieni Czerenkowa. Super K potrafi odr\u00f3\u017cni\u0107 miony (ich pier\u015bcie\u0144 Czerenkowa ma ostre, wyra\u017ane kraw\u0119dzie) od elektron\u00f3w (ich pier\u015bcie\u0144 Czerenkowa ma rozmyte kraw\u0119dzie).<\/span><\/p>\n

\"Cerenkov

<\/p><\/div>\n

Aby obejrze\u0107 (prawie) na \u017cywo zdarzenia rejestrowane w Super K, kliknij tutaj<\/u><\/a>. Zobaczysz obraz, kt\u00f3ry pokazuje sygna\u0142 z fotopowielaczy umieszczonych na \u015bciankach detektora Super K, zarejestrowany przed chwil\u0105. Obraz aktualizuje si\u0119 co kilka sekund. Jest to pr\u00f3bka zdarze\u0144 rejestrowanych w ka\u017cdej sekundzie przez Super K. (Obja\u015bnienia dotycz\u0105ce tego, co pokazuje powy\u017csza strona, mo\u017cna znale\u017a\u0107 tutaj<\/u><\/a>).\u00a0 Wi\u0119kszo\u015b\u0107 zdarze\u0144, kt\u00f3re widzisz na tej stronie, to \u015blady mion\u00f3w kosmicznych id\u0105cych w d\u00f3\u0142, a nie neutrin z wi\u0105zki T2K! W rzeczywisto\u015bci wi\u0119kszo\u015b\u0107 oddzia\u0142ywa\u0144 neutrin, kt\u00f3re s\u0105 odfiltrowywane z milion\u00f3w zdarze\u0144 rejestrowanych w Super K, jest zainicjowana przez neutrina ze S\u0142o\u0144ca lub neutrina wyprodukowane w atmosferze ziemskiej. Tylko kilkaset oddzia\u0142ywa\u0144 neutrin rocznie pochodzi od neutrin z wi\u0105zki wyprodukowanej w J-PARC.<\/p>\n

Oscylacje neutrin mionowych w neutrina elektronowe obserwuje si\u0119 w Super K poprzez obecno\u015b\u0107 pier\u015bcieni Czerenkowa od elektron\u00f3w wytwarzanych w oddzia\u0142ywaniach neutrin elektronowych z wod\u0105. W Super K zaobserwowano 28 oddzia\u0142ywa\u0144 neutrin elektronowych, podczas gdy spodziewano by si\u0119 tylko 4.6, w przypadku gdyby nie by\u0142o oscylacji. Prawdopodobie\u0144stwo, \u017ce te 28 zdarze\u0144 by\u0142o wynikiem innego procesu ni\u017c oscylacje neutrin mionowych w neutrina elektronowe jest niewielkie i wynosi 10^-13, co potwierdza fakt, \u017ce oscylacje te wyst\u0119puj\u0105.<\/span><\/p>\n

Eksperyment T2K bada r\u00f3wnie\u017c oscylacje neutrin mionowych w neutrina taonowe, kt\u00f3re obserwuje si\u0119 poprzez zmniejszenie liczby neutrin mionowych rejestrowanych w Super K w por\u00f3wnaniu z przewidywaniami z detektora bliskiego ND280 dla braku oscylacji.<\/span><\/p>\n

Zalety eksperymentu T2K<\/span><\/h2>\n

T2K jest pierwszym na \u015bwiecie eksperymentem neutrinowym wykorzystuj\u0105cym tzw. wi\u0105zk\u0119 pozaosiow\u0105, gdzie detektory bliski: ND280 i daleki: Super K odchylone s\u0105 o 2.5 stopnia od osi wi\u0105zki neutrin.<\/span><\/p>\n

Pozaosiowa cz\u0119\u015b\u0107 wi\u0105zki neutrin ma w\u0119\u017csze spektrum energii ni\u017c cz\u0119\u015b\u0107 na osi, co oznacza, \u017ce wi\u0119ksza cz\u0119\u015b\u0107 neutrin zmienia zapach zanim dotrze do Super K. Kolejnym wa\u017cnym pomiarem jest analiza widma energetycznego neutrin. Pomiar ten, w T2K wykonuje si\u0119 z najwi\u0119ksz\u0105 dok\u0142adno\u015bci\u0105 z wykorzystaniem zdarze\u0144, w kt\u00f3rych neutrino oddzia\u0142uje z neutronem w detektorze, produkuj\u0105c mion i proton. W cz\u0119\u015bci pozaosiowej wi\u0105zki obserwuje si\u0119 wi\u0119cej tego typu oddzia\u0142ywa\u0144 ni\u017c w cz\u0119\u015bci osiowej, co pozwala T2K zmierzy\u0107 energie neutrin z wi\u0119ksz\u0105 dok\u0142adno\u015bci\u0105. To z kolei daje T2K mo\u017cliwo\u015b\u0107 wykonania dok\u0142adniejszych pomiar\u00f3w prawdopodobie\u0144stw oscylacji neutrin i r\u00f3\u017cnic kwadrat\u00f3w mas neutrin ni\u017c w poprzednich eksperymentach.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

T2K (Tokai to Kamioka) jest eksperymentem neutrinowym z d\u0142ug\u0105 baz\u0105 pomiarow\u0105 znajduj\u0105cym si\u0119 w Japonii, kt\u00f3ry badaja oscylacje neutrin. Neutrina, to cz\u0105stki elementarne wyst\u0119puj\u0105ce w trzech “zapachach”: neutrino elektronowe, mionowe i taonowe. Oddzia\u0142uj\u0105 one tylko poprzez oddzia\u0142ywania s\u0142abe i s\u0105 bardzo trudne do wykrycia, poniewa\u017c rzadko oddzia\u0142uj\u0105 z materi\u0105. Neutrina elektronowe s\u0105 produkowane w du\u017cych…<\/p>\n

Read More<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":23,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":1,"comment_status":"open","ping_status":"open","template":"","meta":{"nf_dc_page":"","footnotes":""},"class_list":["post-6031","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/6031","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6031"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/6031\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6034,"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/6031\/revisions\/6034"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/t2k-experiment.org\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6031"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}