مينوس

كان البحث عن تذبذب النيوترينو في المحقن الرئيسي ( MINOS ) تجربة في فيزياء الجسيمات مصممة لدراسة ظاهرة تذبذبات النيوترينو ، والتي تم اكتشافها لأول مرة بواسطة تجربة Super-Kamiokande (Super-K) في عام 1998. يتم رصد النيوترينوات المنتجة بواسطة خط شعاع NuMI ("النيوترينوات في المحقن الرئيسي") في مختبر فيرميلاب بالقرب من شيكاغو في كاشفين، أحدهما قريب جدًا من مكان إنتاج الشعاع ( الكاشف القريب )، والآخر أكبر بكثير على بعد 735 كم في شمال مينيسوتا ( الكاشف البعيد ). 

بدأ مشروع MINOS رصد النيوترينوات من حزمة NuMI في فبراير 2005. وفي 30 مارس 2006، أعلن فريق MINOS أن تحليل البيانات الأولية، التي جُمعت في عام 2005، يتوافق مع تذبذبات النيوترينو، وأن معايير التذبذب تتوافق مع قياسات Super-K. ^{[ 1 ]} استقبل MINOS آخر النيوترينوات من خط حزمة NUMI في منتصف ليل 30 أبريل 2012. ^{[ 2 ] [ 3 ]} ثم جرى تطويره إلى MINOS+ الذي بدأ بجمع البيانات في عام 2013. ^{[ 4 ]} أُغلق المشروع في 29 يونيو 2016، وتم تفكيك الكاشف البعيد وإزالته. ^{[ 5 ]}

يوجد كاشفان في التجربة.

• يشبه الكاشف القريب الكاشف البعيد في التصميم، ولكنه أصغر حجماً بكتلة تبلغيبلغ وزنه 980 طنًا  . يقع في مختبر فيرميلاب، على بعد بضع مئات من الأمتار من هدف الجرافيت الذي تتفاعل معه البروتونات  ، وعلى عمق حوالي 100 متر تحت الأرض. اكتمل تشغيل الكاشف القريب في ديسمبر 2004، وهو يعمل الآن بكامل طاقته.
• يبلغ وزن الكاشف البعيد 10 ...تبلغ قوته 5.4 كيلوطن  . يقع في منجم سودان في شمال مينيسوتا على عمق 716  مترًا. يعمل الكاشف البعيد بكامل طاقته منذ صيف 2003، ويقوم بجمع بيانات الأشعة الكونية والنيوترينوات الجوية منذ المراحل الأولى لإنشائه.

كلا كاشفي MINOS عبارة عن مقياسين حراريين لأخذ العينات مصنوعين من الفولاذ ، ويتألفان من طبقات متناوبة من الفولاذ الممغنط والبلاستيك المتلألئ . يتسبب المجال المغناطيسي في انحناء مسار الميون الناتج عن تفاعل الميون مع النيوترينو ، مما يُمكّن من التمييز بين التفاعلات مع النيوترينوات وتلك مع النيوترينوات المضادة. تسمح هذه الخاصية لكاشفي MINOS لـ MINOS بالبحث عن انتهاك تناظر CPT باستخدام النيوترينوات والنيوترينوات المضادة في الغلاف الجوي.

لإنتاج خط شعاع NuMI ، تُطلق نبضات بروتونية من المحقن الرئيسي بطاقة 120 جيجا إلكترون فولت على هدف من الجرافيت المبرد بالماء . ينتج عن تفاعلات البروتونات مع مادة الهدف بيونات وكاونات ، والتي يتم تركيزها بواسطة نظام من الأبواق المغناطيسية . تشكل النيوترينوات الناتجة عن الاضمحلالات اللاحقة للبيونات والكاونات حزمة النيوترينو . معظم هذه النيوترينوات هي نيوترينوات ميونية، مع تلوث طفيف بنيوترينوات إلكترونية . تُستخدم تفاعلات النيوترينو في الكاشف القريب لقياس التدفق الأولي للنيوترينو وطيف طاقته. نظرًا لضعف تفاعلها، وبالتالي مرورها عادةً عبر المادة، فإن الغالبية العظمى من النيوترينوات تسافر عبر الكاشف القريب وطبقة الصخور التي يبلغ سمكها 734 كيلومترًا، ثم عبر الكاشف البعيد وتنطلق إلى الفضاء. في طريقها نحو سودان، يتذبذب حوالي 20% من نيوترينوات الميون إلى أنواع أخرى .  

يقيس جهاز MINOS الفرق في تركيب حزمة النيوترينو وتوزيع الطاقة بين الكاشفين القريب والبعيد بهدف إنتاج قياسات دقيقة لفرق كتلة النيوترينو التربيعي وزاوية الخلط . إضافةً إلى ذلك، يبحث MINOS عن ظهور نيوترينوات الإلكترون في الكاشف البعيد، وسيقوم إما بقياس أو تحديد حد لاحتمالية تحول نيوترينوات الميون إلى نيوترينوات الإلكترون.

في 29 يوليو 2006، نشر فريق MINOS ورقة بحثية تتضمن قياساتهم الأولية لمعاملات التذبذب، استنادًا إلى اختفاء نيوترينو الميون. وهذه هي: Δ m ² ₂₃ =2.74 +0.44 −0.26 × 10 ⁻³ eV ² /c ⁴ و sin ² (2 θ ₂₃ ) > 0.87 ( بحد ثقة 68% ). ^{[ 8 ] [ 9 ]}

في عام 2008 ، نشر مشروع MINOS نتيجةً إضافية باستخدام أكثر من ضعف البيانات السابقة (3.36 × 10²⁰ ^بروتون على الهدف؛ وهذا يشمل مجموعة البيانات الأولى). يُعد هذا القياس الأكثر دقةً لـ ^Δm² _. والنتائج هي : Δm² ⁼2.43 +0.13 −0.13 × 10 ⁻³ eV ² /c ⁴ و sin ² (2 θ ₂₃ ) > 0.90 ( حد الثقة 90% ). ^{[ 10 ]}

في عام 2011، تم تحديث النتائج المذكورة أعلاه مرة أخرى، باستخدام عينة بيانات أكبر من الضعف (تعرض الهدف لـ 7.25 × 10²⁰ ^بروتون ) ومنهجية تحليل محسّنة. النتائج هي: Δ m ² ₂₃ =2.32 +0.12 −0.08 × 10 ⁻³ eV ² /c ⁴ و sin ² (2 θ ₂₃ ) > 0.90 (حد الثقة 90%). ^{[ 11 ]}

في عامي 2010 و2011، نشرت تجربة مينوس نتائج تشير إلى وجود اختلاف في اختفاء النيوترينوات المضادة، وبالتالي في كتلتها، مما قد يُخلّ بتناظر CPT . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} إلا أنه بعد تقييم بيانات إضافية في عام 2012، أفادت مينوس بأن هذا الاختلاف قد انحسر، ولم يعد هناك أي فائض. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

أظهرت نتائج الأشعة الكونية المُقاسة بواسطة كاشف MINOS البعيد وجود ارتباط قوي بين الأشعة الكونية عالية الطاقة المُقاسة ودرجة حرارة الستراتوسفير . وهذه هي المرة الأولى التي يُثبت فيها ارتباط التغيرات اليومية في الأشعة الكونية الثانوية، المُقاسة بواسطة كاشف الميونات تحت الأرض، بظواهر جوية واسعة النطاق في الستراتوسفير، مثل الاحترار المفاجئ للستراتوسفير ^{[ 17 ]} ، بالإضافة إلى تغير الفصول ^{[ 18 ]} . كما يستطيع كاشف MINOS البعيد رصد انخفاض في الأشعة الكونية ناتج ^عن الشمس والقمر ^{[ 19} ] .

47°49′12″ شمالاً 92°14′30″ غرباً / 47.82000° شمالاً 92.24167° غرباً / 47.82000; -92.24167

• نومي ومينوس
• سجل تجربة MINOS على INSPIRE-HEP