First Observation of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering

این پایان نامه کار تجربی را توصیف می کند که در نهایت منجر به اندازه گیری موفقیت آمیز پراکندگی نوترینو-هسته الاستیک منسجم شد - فرآیندی که چهل و سه سال پیش پیشنهاد شد. این آزمایش در تأسیسات منبع نوترون Spallation، واقع در آزمایشگاه ملی Oak Ridge، در تنسی انجام شد.

از بین تمام ذرات شناخته شده، نوترینوها خود را به سختی تشخیص می دهند و معمولاً به دستگاه های بزرگ چند تنی نیاز دارند. برای کار. فرآیندی که در اینجا اندازه‌گیری می‌شود شامل تشخیص دشوار سیگنال‌های بسیار ضعیف ناشی از پس زدن‌های هسته‌ای (لگدهای کوچک ناشی از نوترینوها به هسته‌های اتمی) است، اما در مقایسه با سایر مکانیسم‌های شناخته‌شده منجر به احتمال بسیار بیشتر برهم‌کنش نوترینو می‌شود. در نتیجه، "فناوری های نوترینو" با استفاده از آشکارسازهای کوچک (نویسنده دستی بود و تنها 14 کیلوگرم وزن داشت) امکان پذیر شد. جامعه بزرگی از محققان قصد دارند به مطالعه این فرآیند ادامه دهند و کاوش در خواص اساسی نوترینو را تسهیل کنند که در حال حاضر فراتر از حساسیت روش‌های دیگر است.

This thesis describes the experimental work that finally led to a successful measurement of coherent elastic neutrino-nucleus scattering—a process proposed forty-three years ago. The experiment was performed at the Spallation Neutron Source facility, sited at Oak Ridge National Laboratory, in Tennessee.

Of all known particles, neutrinos distinguish themselves for being the hardest to detect, typically requiring large multi-ton devices for the job. The process measured here involves the difficult detection of very weak signals arising from nuclear recoils (tiny neutrino-induced “kicks” to atomic nuclei), but leads to a much larger probability of neutrino interaction when compared to all other known mechanisms. As a result of this, “neutrino technologies” using miniaturized detectors (the author's was handheld and weighed only 14 kg) become a possibility. A large community of researchers plans to continue studying this process, facilitating an exploration of fundamental neutrino properties that is presently beyond the sensitivity of other methods.