該結果為在當前和未來的粒子對撞機中研究高能中微子鋪平了道路
大型強子對撞機隧道中的FASER實驗。(圖片:歐洲核子研究中心)
這在大型強子對撞機(LHC)或任何粒子對撞機上都是第一次:FASER合作首次探測到LHC碰撞中產生的中微子的候選粒子相互作用。這一結果發表在網上的一篇論文中，為在當前和未來的對撞機中研究高能中微子鋪平了道路。
中微子是宇宙中最豐富的具有質量的基本粒子，并且已經從許多來源探測到它們。然而，從來沒有直接探測到粒子對撞機產生的中微子，盡管對撞機產生了大量中微子。對這種對撞機中微子的研究可能會讓人們對這些基本粒子的神秘本質有新的認識，尤其是因為對撞機中微子產生于高能量狀態，而在這種狀態下它們與物質的弱相互作用很少被研究。
FASER實驗的FASERν檢測器和新近批準的SND@LHC檢測器都是為了捕捉和研究對撞機中的中微子而設計的，它們預計將在2021年安裝在大型強子對撞機上，并在2022年對撞機再次啟動時開始收集數據。然而，FASER合作的早期進展是，在大型強子對撞機于2018年底關閉進行維護和升級之前，一個小型的FASERν先導版本用了4周的質子-質子碰撞數據。
在分析了先導探測器的數據并估計了可以模擬中微子相互作用信號的粒子事件背景后，FASER團隊發現了幾個對撞機中微子的候選事件。該結果的統計意義為2.7個標準差，略低于在粒子物理學中聲明粒子或過程證據所需的3個標準差。
“先導探測器的目標是演示在大型強子對撞機的實驗環境中測量中微子的可行性，”FASER的聯合發言人杰米·博伊德說。“所以我們非常興奮，這個小探測器，它只占最終探測器的1%，讓我們看到了在對撞機中中微子相互作用的第一個候選事件。”
該團隊預計，從2022年到2024年，在下一次大型強子對撞機運行中，通過成熟的FASERν探測器，將觀測到大約2萬個對撞機中微子相互作用。
在大型強子對撞機中產生并在FASERν 先導探測器中相互作用的兩個候選中微子事件。中微子從左側進入探測器，并與探測器材料相互作用，產生若干帶電粒子。每個事件中的不同線顯示了這些帶電粒子的軌跡，它們起源于中微子相互作用點。(圖片:fas /歐洲核子研究中心)
