Eksperymenty neutrinowe

Eksperymenty neutrinowe (jak również detektory neutrin, obserwatoria neutrin i teleskopy neutrin) służą badaniu zagadnień związnych z fizyką neutrin, takich jak:

właściwości neutrin (np. obserwacje kolejnych zapachów neutrin, pomiary masy neutrin, testy czy są cząstkami Majorany),
procesy produkcji neutrin (badanie neutrin z różnych źródeł w tym pozaziemskich),
oddziaływania neutrin,
oscylacje neutrin.

Poniższa tabela zawiera niepełną listę eksperymentów neutrinowych, detektorów neutrin i obserwatoriów neutrin.

Skrót	Pełna nazwa	Źródła neutrin^[a]	Typ neutrina	Reakcja	Typ reakcji^[b]	Materiał detektora	Typ detektora	Próg energetyczny	Położenie	Okres działania
ANNIE [1]	Accelerator Neutrino Neutron Interaction Experiment	AC	ν_μ, ν_μ		CC, NC	woda domieszkowana Gd	Czerenkowa		Hol eksperymentu SciBooNE, Illinois, USA	przyszły
ANTARES [2]	Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss Environmental RESearch	ATM, CR, AGN, PUL	ν_e, ν_μ, ν_τ		CC, NC	woda morska	Czerenkowa		Morze Śródziemne, Francja	2006–
ARIANNA [3]	Antarctic Ross Ice-Shelf ANtenna Neutrino Array	S, CR, AGN, ?	ν_e, ν_μ, ν_τ		CC, NC	lód wodny	Czerenkowa		Lodowiec Szelfowy Rossa, Antarktyka	przyszły
BDUNT (NT-200+) [4]	Baikal Deep Underwater Neutrino Telescope	S, ATM, LS, AGN, PUL	ν_e, ν_μ, ν_τ		CC, NC	woda (H₂O)	Czerenkowa	≈10 GeV	Bajkał, Rosja	1993–
BOREXINO [5] [6]	BORon EXperiment	LS	ν_e	ν_x + e⁻ → ν_x + e⁻	ES	Ciekły scyntylator organiczny ekranowany wodą	Scyntylator	250–665 keV	Gran Sasso, Włochy	maj 2007–
CHANDLER [7] [8]	Carbon Hydrogen AntiNeutrino Detector with a Lithium Enhanced Roghavan-optical-lattice	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	Scyntylator plastikowy, siarczek cynku domieszkowany ⁶Li	Scyntylator	1.8 MeV	Elektrownia Jądrowa North Anna, Wirginia, USA	czerwiec 2017-
CLEAN [9]	Cryogenic Low-Energy Astrophysics with Neon	LS, SN, WIMP	ν_e	ν_x + e⁻ → ν_x + e⁻ ν_e + ²⁰Ne → ν_e + ²⁰Ne	ES ES	Ciekły neon (10 t)	Scyntylator		Kopalnia Creighton, Ontario, Kanada	przyszły
COBRA [10]	Cadmium zinc telluride 0-neutrino double-Beta Research Apparatus	BD		⁶⁴Zn + e⁻ →⁶⁴Ni + e⁺ ⁷⁰Zn → ⁷⁰Ge + e⁻ + e⁻ ¹⁰⁶Cd → ¹⁰⁶Pd + e⁺ + e⁺ ¹⁰⁸Cd + e⁻ + e⁻ → ¹⁰⁸Pd ¹¹⁴Cd → ¹¹⁴Sn + e⁻ + e⁻ ¹¹⁶Cd → ¹¹⁶Sn + e⁻ + e⁻ ¹²⁰Te + e⁻ → ¹²⁰Sn + e⁺ ¹²⁸Te → ¹²⁸Xe + e⁻ + e⁻ ¹³⁰Te → ¹³⁰Xe + e⁻ + e⁻	BB	tellurek cynku, tellurek kadmu	Półprzewodnikowy		Gran Sasso, Włochy	2007–
COHERENT [11]	COHERENT	AC	ν_μ, ν_μ, ν_e	ν + N → ν + N	NC	CsI[Na], NaI[Tl], ultra czysty Ge, ciekły Ar	Zbiór detektorów do rejestracji koherentnego elastycznego rozpraszania neutrino-jądro (ang. Coherent Elastic Neutrino Nucleus Scattering, CEvNS)	kilka keV	Spallation Neutron Source w Oak Ridge National Laboratory, USA	listopad 2016-
Daya Bay [12]	Daya Bay Reactor Neutrino Experiment	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	Ciekły scyntylator organiczny (liniowy alkilobenzen, LAB) domieszkowany Gd	Scyntylator	1.8 MeV	Zatoka Daya Bay, Chiny	2011–
Double Chooz [13]	Double Chooz Reactor Neutrino Experiment	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	Ciekły scyntylator organiczny domieszkowany Gd	Scyntylator	1.8 MeV	Chooz, Francja	2011–
DUNE [14]	Deep Underground Neutrino Experiment	AC, SN	ν_e, ν_μ, ν_τ ν_e, ν_μ, ν_τ		CC, NC	Ciekły argon	Scyntylator		Kopalnia Homestake, Lead, Dakota Południowa, USA	początek budowy 2017
ENUBET [15]	Enhanced NeUtrino BEams from kaon Tagging	AC	ν_e, ν_μ ν_e, ν_μ	ν_e + n → e⁻ + p(+π, +X) ν_μ + n → μ⁻ + p(+π, +X) ν_e + p → e⁺ + n (+π, +X) ν_μ + p → μ⁺ + n (+π, +X)	CC (NC)					przyszły
EXO-200 [16]	Enriched Xenon Observatory	BD		¹³⁴Xe → ¹³⁴Ba + e⁻ + e⁻ ¹³⁶Xe → ¹³⁶Ba + e⁻ + e⁻	BB	Ciekły ksenon	Komora projekcji czasowej		WIPP, Nowy Meksyk, USA	2009–
GALLEX [17]	GALLium EXperiment	LS	ν_e	ν_e + ⁷¹Ga → ⁷¹Ge + e⁻	CC	GaCl₃ (30 t)	Radiochemiczny	233.2 keV	Gran Sasso, Włochy	1991–1997
GERDA [18]	The GERmanium Detector Array	BD	ν_e	⁷⁶Ge → ⁷⁶As + e⁻ + e⁻	BB	Ultra czysty Ge	Półprzewodnikowy		Gran Sasso, Włochy	2013-
GNO [19]	Gallium Neutrino Observatory	LS	ν_e	ν_e + ⁷¹Ga → ⁷¹Ge + e⁻	CC	GaCl₃ (30 t)	Radiochemiczny	233.2 keV	Gran Sasso, Włochy	maj 1998–kwiecień 2003
GRAND [20]	Giant Radio Array for Neutrino Detection	AGN, CR, ?	ν_τ	ν_τ + N → τ⁻ + X	CC	Atmosfera Ziemi	Radiowy (rejestracja fal radiowych wyprodukowanych przez wielki pęk atmosferyczny)	10¹⁷ eV	Chiny	proponowany
HALO [21]	Helium And Lead Observatory	SN	ν_e, ν_x	ν_e + ²⁰⁸Pb → e⁻ + ²⁰⁹Bi* ν + ²⁰⁸Pb → ν + ²⁰⁸Pb*	CC, NC	ołów (79 t) i ³He	Detektor neutronów	≈10 MeV	Kopalnia Creighton, Ontario, Kanada	2012–
HERON	Helium Roton Observation of Neutrinos	LS	ν_e (głównie)	ν_e + e⁻ → ν_e + e⁻	NC	Nadciekły hel	Rejestracja wzbudzeń (fotonów i rotonów) w nadciekłym helu	1 MeV		przyszły
HOMESTAKE–CHLORINE [22]	Homestake chlorine experiment	S	ν_e	³⁷Cl + ν_e → ³⁷Ar* + e⁻ ³⁷Ar* → ³⁷Cl + e⁺ + ν_e	CC	C₂Cl₄ (615 t)	Radiochemiczny	814 keV	Kopalnia Homestake, Lead, Dakota Południowa, USA	1967–1998
HOMESTAKE–IODINE [23]	Homestake iodine experiment	S	ν_e	ν + e⁻ → ν + e⁻ ν_e + ¹²⁷I → ¹²⁷Xe + e⁻	ES CC	NaI w wodzie	Radiochemiczny	789 keV	Kopalnia Homestake, Lead, Dakota Południowa, USA	przyszły
Hyper-Kamiokande [24]	Hyper-Kamiokande	S, ATM, SN, AC	ν_e, ν_μ ν_e, ν_μ	ν_e + e⁻ → ν_e + e⁻ ν_e + n → e⁻ + p(+π, +X) ν_μ + n → μ⁻ + p(+π, +X) ν_e + p → e⁺ + n (+π, +X) ν_μ + p → μ⁺ + n (+π, +X)	ES, CC, (NC)	woda	Czerenkowa	200 MeV	Tokai i Kamioka, Japonia	2027- (w budowie)
ICARUS [25]	Imaging Cosmic And Rare Underground Signal	S, ATM, SN	ν_e, ν_μ, ν_τ	ν + e⁻ → ν + e⁻	ES	Ciekły argon	Czerenkowa	5.9 MeV	Gran Sasso, Włochy	2010–
IceCube [26]	IceCube Neutrino Observatory	ATM, CR, AGN, ?	ν_e, ν_μ, ν_τ	ν + N → ν + X, ν_l + N → l + X	CC, NC	lód wodny (1 km³)	Czerenkowa	≈10 GeV	Stacja polarna Amundsen-Scott, geograficzny Biegun Południowy, Antarktyda	2006–
India-based Neutrino Observatory [27]	Iron Calorimeter Detector @ India-based Neutrino Observatory	ATM	ν_μ	ν_μ+Fe→μ⁻+X	CC (głównie), NC	żelazo (50 kton)	Komora płytowo-oporowa	≈0.6 GeV	Theni, Tamil Nadu, Indie	przyszły
JUNO [28]	Jiangmen Underground Neutrino Observatory	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	Ciekły scyntylator organiczny (liniowy alkilobenzen, LAB) ekranowany wodą	Scyntylator		Kaiping, Chiny	2021– (w budowie)
Kamiokande [29]	Kamioka Nucleon Decay Experiment	S, ATM	ν_e	ν + e⁻ → ν + e⁻	ES	woda (H₂O)	Czerenkowa	7.5 MeV	Kamioka, Japonia	1986–1995
KamLAND [30]	Kamioka Liquid Scintillator Antineutrino Detector	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	Ciekły scyntylator organiczny	Scyntylator	1.8 MeV	Kamioka, Japonia	2002–
KM3NeT [31]	KM3 Neutrino Telescope	S, ATM, CR, SN, AGN, PUL	ν_μ,ν_e,ν_τ		CC, NC	woda morska (≈5 km³)	Czerenkowa		Morze Śródziemne	2014–
LAGUNA [32] [33]	Large Apparatus studying Grand Unification and Neutrino Astrophysics	AC	ν_μ,ν_e		CC		Czerenkowa, ciekło-argonowy albo scyntylator		Europa	porzucony
LENS [34] [35]	Low Energy Neutrino Spectroscopy	LS	ν_e	ν_e + ¹¹⁵In → ¹¹⁵Sn + ν_e + 2γ	CC	Ciekły scyntylator organiczny domieszkowany In	Scyntylator	120 keV
Majorana Demonstrator [36]	The Majorana Demonstrator		ν_e	⁷⁶Ge → ⁷⁶As + e⁻ + e⁻	BB	Ultra czysty Ge	Półprzewodnikowy	2039 keV	Kopalnia Homestake, Lead, Dakota Południowa, USA	2015-
MicroBooNE [37]		AC, SN	ν_e, ν_μ		ES, NC, CC	ciekły argon	Komora projekcji czasowej	kilka MeV	Illinois, USA	2014-
MINERvA [38]	Main Injector ExpeRiment for v-A	AC	ν_μ	many	CC, NC	stały scyntylator, ciekły hel, węgiel, woda, żelazo, ołów	Scyntylator	≈0.5 GeV	Illinois, USA	2009–
MiniBooNE [39]	Mini Booster Neutrino Experiment	AC	ν_e, ν_μ	ν_e + ¹²C → e⁻ + X	CC	Olej mineralny (1000 t)	Czerenkowa	≈100 keV	Illinois, USA	2002–
MINOS [40]	Main Injector Neutrino Oscillation Search	AC, ATM	ν_e, ν_μ	ν_μ+N → μ⁻+X	CC, NC	Stały scyntylator	Scyntylator	≈0.5 GeV	Illinois and Minnesota, USA	2005–2012
MINOS+ [41]	Upgraded electronics for MINOS	AC, ATM	ν_e, ν_μ,	ν_μ+N → μ⁻+X	CC, NC	Stały scyntylator	Scyntylator	≈0.5 GeV	Illinois i Minnesota, USA	2013–
MOON [42]	Molybdenum Observatory Of Neutrinos	LS, LSN	ν_e	ν_e + ¹⁰⁰Mo → ¹⁰⁰Tc + e⁻	CC	¹⁰⁰Mo (1 kt) + MoF6 (gazowy)	Scyntylator	168 keV	Washington, USA
NEMO-3 [43]	Neutrino Ettore Majorana Observatory		ν_e	¹⁰⁰Mo → ¹⁰⁰Ru + 2 e⁻ ¹⁰⁰Se → ¹⁰⁰Kr + 2 e⁻	BB	Źródła neutrin: ¹⁰⁰Mo, ⁸²Se, ¹¹⁶Cd, ¹⁵⁰Nd, ⁹⁶Zr, ⁴⁸Ca; Materiał aktywny detektora: hel, etanol, argon (mieszanina gazów w detektorze śladowym), scyntylator plastikowy	Komora drutowa, scyntylator plastikowy	150 keV	Modane Underground Laboratory, Tunnel du Fréjus, Francja	2003–2011
NEMO Telescope [44]	NEutrino Mediterranean Observatory				CC, NC	woda morska	Czerenkowa		Morze Śródziemne, Włochy	2007–
NEVOD [45]	Neutrino Water Detector NEVOD / (od 2018) NEVOD experimental complex	ATM, CR	ν_μ	ν_μ + n → μ⁻ + p ν_μ + p → μ⁺ + n	CC	woda (H₂O)	Czerenkowa	≈2 GeV	Moskwa, Rosja	1993–
NEXT [46]	Neutrino Experiment with a Xenon Time Projection Chamber	BD		¹³⁶Xe → ¹³⁶Ba + 2 e⁻	BB	gazowy ksenon	Komora projekcji czasowej	≈10 keV	Canfranc, Spain	2016–
NOνA [47]	NuMI Off-Axis ν_e Appearance	AC	ν_e, ν_μ	ν_e+N → e⁻+X	CC	ciekły scyntylator	Scyntylator	≈0.1 GeV	Illinois i Minnesota, USA	2011–
OPERA [48]	Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus	AC	ν_τ	ν_τ+N → τ⁻+X	CC	ołów/emulsja jądrowa	Emulsja jądrowa	≈1.0 GeV	LNGS (Gran Sasso, Włochy) i CERN	2008–
Pierre Auger [49]	Pierre Auger Observatory	AGN, CR	ν_μ,ν_e,ν_τ		CC, NC	Atmosfera Ziemi	Rejestracja wielkich pęków atmosferycznych za pomocą teleskopów optycznych promieniowania UV i wodnych detektorów Czerenkowa		Argentyna	2005-
RENO	Reactor Experiment for Neutrino Oscillation	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	Ciekły scyntylator organiczny domieszkowany Gd	Scyntylator	1.8 MeV	Korea Południowa	2011–
SAGE [50]	Soviet–American Gallium Experiment	LS	ν_e	ν_e + ⁷¹Ga → ⁷¹Ge + e⁻	CC	Ga (metaliczny)	Radiochemiczny	233.2 keV	Dolina rzeki Baksan, Rosja	1989–
SciBooNE [51]	SciBar (Scintillator Bar) Booster Neutrino Experiment	AC	ν_μ	ν_μ + ¹²C → μ⁻ + X	CC, NC	Plastic (CH,10 ton)	Scyntylator	≈100 keV	Illinois, USA	2007–2008
SNO [52]	Sudbury Neutrino Observatory	S, ATM, SN	ν_e, ν_μ, ν_τ	ν_e + ²D → 2p + e⁻ ν_x + ²D → ν_x + n + p ν_e + e⁻ → ν_e + e⁻	CC NC ES	ciężka woda (1 kt D₂O)	Czerenkowa	3.5 MeV	Kopalnia Creighton, Ontario, Kanada	1999–2006
SNO+ [53]	SNO with liquid scintillator	S,LS,R,T, SN,LSN	ν_e	ν_x + e⁻ → ν_x + e⁻ ν_e + p → e⁺ + n	ES, BB	Ciekły scyntylator organiczny (liniowy alkilobenzen, LAB) domieszkowany Te (na późniejszych etapach zbierania danych) i ekranowany wodą	Scyntylator	≈≤1MeV	Kopalnia Creighton, Ontario, Kanada	2014–
SoLid [54]	Short baseline Oscillation Search with Lithium-6 Detector	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	plastikowy i nieorganiczny scyntylator	Scyntylator	≈2 MeV	Mol, Belgia	2015-
STEREO [55]	STErile neutrino REactor Oscillation experiment	R	ν_e	ν_e + p → e⁺ + n	CC	Ciekły scyntylator organiczny + Gd	Scyntylator	≈2 MeV	Grenoble, Francja	2013-
Super-Kamiokande [56] [57]	Super-Kamiokande	S, ATM, SN	ν_e, ν_μ, ν_τ	ν_e + e⁻ → ν_e + e⁻ ν_e + n → e⁻ + p ν_e + p → e⁺ + n	ES, CC	woda (H₂O)	Czerenkowa	200 MeV	Kamioka, Japonia	1996–
SuperNEMO [58]	SuperNEMO	BD	ν_e	¹⁰⁰Se → ¹⁰⁰Kr + 2 e⁻ ¹⁵⁰Nd → ¹⁵⁰Sm + 2 e⁻	BB	Źródła neutrin: ¹⁰⁰Mo, ⁸²Se, ¹¹⁶Cd, ¹⁵⁰Nd, ⁹⁶Zr, ⁴⁸Ca; Materiał aktywny detektora: hel, etanol, argon (mieszanina gazów w detektorze śladowym), scyntylator plastikowy	Komora drutowa, scyntylator plastikowy	150 keV	Modane Underground Laboratory, Tunnel du Fréjus, Francja	2017-
T2K [59]	Tokai to Kamioka	AC	ν_e, ν_μ ν_e, ν_μ	ν_e + n → e⁻ + p(+π, +X) ν_μ + n → μ⁻ + p(+π, +X) ν_e + p → e⁺ + n (+π, +X) ν_μ + p → μ⁺ + n (+π, +X)	CC, (NC)	woda (H₂O)	Czerenkowa	200 MeV	Tokai i Kamioka, Japonia	2011-
UNO [60]	Underground Nucleon decay and neutrino Observatory	S, ATM, SN	ν_e, ν_μ, ν_τ	ν_e + e⁻ → ν_e + e⁻	ES	woda (440 kt H₂O)	Czerenkowa		Kopalnia Henderson, Kolorado, USA	przyszły

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

↑ Neutrina akceleratorowe (AC), Aktywne jądra galaktyk (AGN), Neutrina atmosferyczne (ATM), Rozpad beta (ang. Beta Decay, BD), Neutrina kosmiczne (CR), Nisko-energetyczne neutrina słoneczne (LS), Nisko-energetyczne neutrina z supernowych (LSN), Neutrina z pulsarów (PUL), Neutrina reaktorowe (R), Neutrina słoneczne (S), Neutrina z supernowych (SN), Geoneutrina (T).
↑ Podwójny rozpad beta (BB), Oddziaływania przez prądy naładowane (ang. Charged Current, CC), Rozpraszanie elastyczne (ang. Elastic Scattering, ES), Oddziaływania przez prądy neutralne (ang. Neutral Current, NC).

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Experiments – Neutrino Unbound. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Regularnie uaktualniany katalog eksperymentów związanych z fizyką neutrin.

[1] Neutrina akceleratorowe (AC), Aktywne jądra galaktyk (AGN), Neutrina atmosferyczne (ATM), Rozpad beta (ang. Beta Decay, BD), Neutrina kosmiczne (CR), Nisko-energetyczne neutrina słoneczne (LS), Nisko-energetyczne neutrina z supernowych (LSN), Neutrina z pulsarów (PUL), Neutrina reaktorowe (R), Neutrina słoneczne (S), Neutrina z supernowych (SN), Geoneutrina (T).

[2] Podwójny rozpad beta (BB), Oddziaływania przez prądy naładowane (ang. Charged Current, CC), Rozpraszanie elastyczne (ang. Elastic Scattering, ES), Oddziaływania przez prądy neutralne (ang. Neutral Current, NC).

[a]

[b]