كعكة محلاة

كانت تجربة DONUT ( الرصد المباشر لنيوترينو تاو ، E872) تجربةً أُجريت في مختبر فيرمي الوطني للبحث عن تفاعلات نيوترينو تاو . عمل الكاشف لبضعة أشهر في صيف عام 1997، ونجح في رصد نيوترينو تاو. ^{[ 1 ]} وقد أكدت التجربة وجود آخر ليبتون تنبأ به النموذج القياسي . ^{[ 2 ]} كما استُخدمت بيانات التجربة لوضع حد أعلى للعزم المغناطيسي لنيوترينو تاو ^{[ 3 ]} وقياس مقطع التفاعل الخاص به . ^{[ 4 ]}

في تجربة دونات، استُخدمت البروتونات المُسرّعة بواسطة مسرع تيفاترون لإنتاج نيوترينوات تاو عبر تحلل الميزونات الساحرة . بعد إزالة أكبر قدر ممكن من جسيمات الخلفية غير المرغوب فيها بواسطة نظام من المغناطيسات والمواد الصلبة (معظمها من الحديد والخرسانة)، مرّت الحزمة عبر عدة طبقات من المستحلب النووي . في حالات نادرة جدًا، كان أحد النيوترينوات يتفاعل في الكاشف، مُنتجًا جسيمات مشحونة كهربائيًا تترك آثارًا مرئية في المستحلب، ويمكن تسجيلها إلكترونيًا بواسطة نظام من الومضات وغرف الانجراف . ^{[ 1 ]}

باستخدام المعلومات الإلكترونية، تم تحديد تفاعلات النيوترينو المحتملة واختيارها لمزيد من التحليل. تطلب ذلك تحميض شرائح المستحلب فوتوغرافياً بحيث تظهر أي آثار متبقية من الجسيمات المارة عبرها على شكل نقطة سوداء صغيرة. ومن خلال ربط هذه النقاط عبر الشرائح المتتالية، أُعيد بناء المسار الذي سلكه كل جسيم، وتم تحديد تفاعلات النيوترينو المحتملة. من الخصائص المميزة لتفاعلات النيوترينو ظهور عدة مسارات فجأة دون أي مسار تمهيدي. تم التعرف على نيوترينو تاو من خلال أحد هذه المسارات الذي أظهر "انحناءً" بعد بضعة ملليمترات، مما يشير إلى اضمحلال لبتون تاو . ^{[ 1 ]}

في يوليو/تموز  2000، أعلن فريق DONUT عن أول رصد لتفاعلات نيوترينو تاو. استندت هذه النتيجة إلى أربعة أحداث فقط، لكن الإشارة كانت أعلى بكثير من الخلفية المتوقعة (0.34±0.05  حدثًا)، وبلغت قيمة p لها 4×10⁻⁴ ^، أي ما يقارب 3.5  سيجما. يُعد هذا أقل من معيار الإثبات المعتاد، ولكنه قُبل عمومًا نظرًا لتوقع وجود الجسيم. حدد التقرير النهائي لعام 2008 ^{[ 3 ]} تسعة  أحداث لنيوترينو تاو من عينة إجمالية مكونة من 578  حدثًا للنيوترينو. تكمن أهمية هذا الرصد في أن نيوترينو تاو ظل حتى ذلك الحين الجسيم الوحيد في النموذج القياسي الذي لم يُرصد بشكل مباشر باستثناء بوزون هيغز . ^{[ 2 ]}

وبصرف النظر عن النتيجة نفسها، فقد سمح مشروع DONUT أيضًا بالتحقق من صحة التقنيات الجديدة للكشف عن النيوترينو عالي الطاقة، ولا سيما غرفة سحابة المستحلب ، حيث تتخلل طبقات من الحديد صفائح المستحلب النووي، مما يؤدي إلى زيادة عدد التفاعلات.

• مصفوفة PMNS
• نو (حرف)

• الصفحة الرئيسية لدونات
• سجل تجربة الدونات على منصة INSPIRE-HEP