تجربة الأوبرا

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

مشروع التذبذب باستخدام جهاز تتبع المستحلب ( OPERA ) هو أداة استُخدمت في تجربة علمية للكشف عن نيوترينوات تاو الناتجة عن تذبذبات نيوترينوات الميون . وتُعدّ هذه التجربة ثمرة تعاون بين مركز سيرن في جنيف ، سويسرا ، ومختبرات غران ساسو الوطنية (LNGS) في غران ساسو ، إيطاليا ، وتستخدم حزمة نيوترينوات سيرن إلى غران ساسو (CNGS) .

بدأت العملية بإطلاق البروتونات من مسرع البروتونات الفائق (SPS) في سيرن على شكل نبضات نحو هدف من الكربون لإنتاج البيونات والكاونات . تتحلل هذه الجسيمات لإنتاج الميونات والنيوترينوات . [ 1 ]

تم إيقاف شعاع CERN في 3 ديسمبر 2012، [ 2 ] مما أنهى عملية جمع البيانات، ولكن استمر تحليل البيانات التي تم جمعها.

كاشف

صورة لكاشف OPERA في منشأة CNGS

تم بناء جهاز OPERA، الموجود في القاعة C بمختبرات غران ساسو تحت الأرض، في الفترة ما بين عامي 2003 و2008. تُراقَب جسيمات تاو الناتجة عن تفاعل نيوترينوات تاو في "مكعبات" من أفلام فوتوغرافية ( مستحلب نووي ) متداخلة مع صفائح رصاص. يزن كل مكعب 8.3  كجم؛ وتحتوي وحدتا OPERA الفائقتان على 150,000 مكعب مرتبة في جدران متوازية متداخلة مع عدادات وميضية بلاستيكية . تتبع كل وحدة فائقة مطياف مغناطيسي لتحديد زخم وشحنة الجسيمات المخترقة. أثناء جمع البيانات، يتم وسم تفاعل النيوترينو والمكعب المقابل له في الوقت الفعلي بواسطة العدادات الوميضية والمطيافات. تُستخرج هذه المكعبات من الجدران بشكل غير متزامن مع الحزمة لتحميض الفيلم ومسحه ضوئيًا وللبحث الطوبولوجي والحركي عن اضمحلالات تاو. [ 3 ]

نيوترينوات تاو

أولى أحداث النيوترينو التي رصدها قلب تجربة أوبرا

تم رصد خمسة نيوترينوات تاو إجمالاً. في 31 مايو 2010، رصد باحثو تجربة أوبرا أول حدث مرشح لنيوترينو تاو في حزمة نيوترينوات الميون. [ 4 ] وفي 6 يونيو 2012، أعلنت أوبرا عن رصد حدث ثانٍ لنيوترينو تاو. [ 5 ] وفي 26 مارس 2013، رصدت التجربة للمرة الثالثة نيوترينو ميون يتذبذب ليتحول إلى نيوترينو تاو أثناء انتقاله من سيرن إلى مختبر LNGS . [ 6 ] وتم رصد الحدث الرابع في عام 2014، والخامس في عام 2015. [ 7 ]

قياسات زمن الرحلة

في سبتمبر/أيلول 2011، لاحظ باحثو تجربة أوبرا أن نيوترينوات الميون تتحرك على ما يبدو بسرعة تفوق سرعة الضوء . [ 8 ] وفي فبراير/شباط ومارس/آذار 2012، عزا باحثو أوبرا هذه النتيجة إلى كابل ألياف بصرية غير محكم يربط مستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ببطاقة إلكترونية في جهاز كمبيوتر. وفي 16 مارس/آذار 2012، أعلن تقرير أن تجربة مستقلة أُجريت في المختبر نفسه، باستخدام حزمة نيوترينوات مركز CNGS، ولكن هذه المرة لم يجد كاشف ICARUS أي فرق ملحوظ بين سرعة النيوترينو وسرعة الضوء. [ 9 ] وفي مايو/أيار 2012، قامت تجارب غران ساسو، BOREXINO وICARUS وLVD وOPERA، بقياس سرعة النيوترينوات باستخدام حزمة نبضية قصيرة، وتوصلت إلى نتائج متوافقة مع سرعة الضوء، مما يدل على خطأ نتيجة أوبرا الأصلية. [ 10 ] وأخيرًا، في يوليو/تموز 2012، قام فريق أوبرا بتحديث نتائجه. بعد أخذ التأثيرات الآلية المذكورة أعلاه في الاعتبار، تبين أن سرعة النيوترينوات تتوافق مع سرعة الضوء. [ 11 ] وقد تأكد ذلك من خلال مجموعة جديدة ومحسّنة من القياسات في مايو 2013. [ 12 ]

مراجع

  1. ↑ الخليلي، ج. (18 نوفمبر 2011). "أسرع من سرعة الضوء؟" . مدونة جيم . مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه في 31 أغسطس 2013 .
  2. ↑ " [ أوبرا ] : الأخبار والتحديثات" . 21 مايو 2018. مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2021. تم الاسترجاع في 25 سبتمبر 2011. 3 ديسمبر 2012. بعد 5 سنوات من التشغيل، تم إيقاف شعاع CNGS. في المجمل كان17.97 × 10 19 بروتون على الهدف مقدمة من CNGS.
  3. ↑ "كاشف الأوبرا" . أوبرا. مؤرشف من الأصل في 11 فبراير 2019. تم الاطلاع عليه في 25 سبتمبر 2011 .
  4. ↑ أغافونوفا، ن.؛ وآخرون (مجموعة أوبرا) (2010). "رصد أول حدث مرشح لـ ν τ في تجربة أوبرا في حزمة CNGS". رسائل الفيزياء ب . 691 (3): 138-145 . arXiv : 1006.1623 . Bibcode : 2010PhLB..691..138A . doi : 10.1016/j.physletb.2010.06.022 . S2CID 119256958 . 
  5. ^ “OPERA تراقب ثاني تاو نيوترينو” (خبر صحفى). المعهد الوطني للفيزياء النووية . 6 يونيو 2012 . تم الاسترجاع 8 يونيو 2012 .
  6. ↑ جيبسن، ك. (26 مارس 2013). "تجربة أوبرا تلتقط نيوترينو تاو ثالث" . مجلة التناظر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مارس 2013 .
  7. ^ O'Luanaigh، C. (6 أكتوبر 2015). "أوبرا تكتشف نيوترينو التاو الخامس" . تم الاسترجاع في 8 فبراير 2017 .
  8. ↑ آدم، ت.؛ وآخرون (مجموعة أوبرا) (17 نوفمبر 2011). "قياس سرعة النيوترينو باستخدام كاشف أوبرا في حزمة CNGS". arXiv : 1109.4897v1 [ hep-ex ].
  9. ↑ برومفيل، ج. (16 مارس 2012). "النيوترينوات ليست أسرع من الضوء" . أخبار الطبيعة . doi : 10.1038/nature.2012.10249 . S2CID 119620081. تاريخ الاسترجاع: 12 مارس 2013 . 
  10. ↑ «النيوترينوات المرسلة من سيرن إلى غران ساسو تحترم الحد الأقصى للسرعة الكونية» (بيان صحفي). سيرن . 8 يونيو 2012. مؤرشف من الأصل في 22 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه في 8 يونيو 2012 .
  11. ↑ آدم، ت.؛ وآخرون (مجموعة أوبرا) (2012). "قياس سرعة النيوترينو باستخدام كاشف أوبرا في حزمة CNGS". مجلة فيزياء الطاقة العالية . 2012 (10): 93. arXiv : 1109.4897 . Bibcode : 2012JHEP...10..093A . doi : 10.1007/JHEP10(2012)093 . S2CID 17652398 . 
  12. ↑ آدم، ت.؛ وآخرون (مجموعة أوبرا) (2013). "قياس سرعة النيوترينو باستخدام كاشف أوبرا في حزمة CNGS باستخدام البيانات المخصصة لعام 2012". مجلة فيزياء الطاقة العالية . 1 153. arXiv : 1212.1276 . Bibcode : 2013JHEP...01..153A . doi : 10.1007/JHEP01(2013)153 . ​​S2CID 119258343 . 

42°28′ شمالاً 13°34′ شرقاً / 42.46° شمالاً 13.57° شرقاً / 42.46؛ 13.57