Лаборатория физики электрослабых взаимодействий

Исследования свойств одной из самых интересных и загадочных элементарных частиц - нейтрино.
Исследования осцилляций нейтрино проводились в первом ускорительном эксперименте с длинной базой K2K (KEK-to-Kamioka), Япония, в котором в качестве источника нейтрино использовался протонный синхротрон с энергией 12 ГэВ к КЕК, а расстояние до дальнего детектора Супер-Камиоканде составляло 250 км. В эксперименте были подтверждены осцилляци мюонных нейтрино с "атмосферными" параметрами.
Одновременно началась подготовка к следующему эксперименту - T2K (Tokai-to-Kamioka), который начал набор данных в 2010 г. В этом эксперименте нейтрино образуются в ускорительном комплексе J-PARC, в Токай. На территории J-PARC, в 280 метрах от мишени, установлены комплексы ближних детекторов INGRID и ND280, а в качестве дальнего детектора, как и в случае K2K, но на расстоянии 295 км, используется водный черенковский детектор Супер-Камиоканде. Сотрудники ЛФЭСВ принимали непосредственное участие в разработке, создании и обслуживании детекторов мюонного пробега (SMRD) ближнего детектора ND280, в проведении эксперимента, в моделировании и анализе данных Т2К.

Эксперимент T2K впервые продемонстрировал, что в пучке мюонных нейтрино на расстоянии 295 км появляются нейтрино электронного типа. В 2016 г. участники пяти нейтринных экспериментов, в том числе K2K и T2K, включая сотрудников ЛФЭСВ, были удостоены премии "За достижения в области фундаментальной физики" - за исследования нейтринных осцилляций.
В 2019 году в эксперименте Т2К были получены наилучшее в настоящее время ограничения на параметр нарушения фундаментальной СР-симметрии (комбинации зарядовой и пространственной четности) в лептонном секторе Стандартной модели и получено указание на максимальное СР нарушение, которому соответствует значение параметра, СР нечетной фазы δ_CР, около - 90 градусов.

В 2017 г. началась работа по модернизации ближнего детектора ND280, завершение которой планируется в 2022 г. В результате ожидается значительно улучшить чувствительность эксперимента T2K к осцилляционным параметрам нейтрино, в том числе и к CP-нарушению.

Как ожидается, модернизированный ближний детектор ND280 с 2027 г. станет частью нейтринного эксперимента следующего поколения - Гипер-Камиоканде, в подготовке которого принимают участие сотрудники лаборатории, а также аспиранты и студенты МФТИ и МИФИ.

В лаборатории разработан и создается 3D сегментированный сцинтилляционный детектор нейтрино. Детектор размером 2 х 2х 0,6 м³ и массой 2 тонны состоит из 2 миллионов сцинтилляционных кубиков, каждый объемом 1 см³ с тремя ортогональными отверстиями, в которые вставлены спектросмещающие волокна для переизлучения и транспортировки сцинтиляционных сигналов к микропиксельным лавинным фотодиодам. Этот детектор будет установлен на нейтринном канале J-PARC вблизи пионорождающей мишени для исследований нейтринных осцилляций в эксперименте T2K c дальним детектором Супер-Kамиоканде, а затем в эксперименте T2HK с дальним детектором Гипер-Kамиоканде.