p Na física de partículas, a diferença de um ou dois milímetros pode fazer ou quebrar o experimento. Em março, o experimento LArIAT começou um teste de prova de conceito para garantir que o experimento Deep Underground Neutrino (DUNE) planejado funcione bem com essa diferença de 2 milímetros. p Especificamente, os cientistas estão analisando o que acontecerá quando você aumentar o espaço entre os fios de detecção dentro dos futuros detectores DUNE.

p DUNE medirá neutrinos, partículas misteriosas que são onipresentes, mas elusivas, e podem conter respostas a perguntas sobre as origens do universo.

p Como os futuros detectores DUNE, LArIAT é preenchido com argônio líquido. Quando uma partícula atinge um núcleo de argônio dentro do detector, a interação cria elétrons que flutuam através do argônio até serem capturados por um fio, que registra um sinal. Os cientistas medem o sinal para aprender sobre a interação das partículas.

p Ao contrário dos detectores DUNE, O LArIAT não detecta neutrinos. Em vez, ele usa as interações de outros tipos de partículas para fazer inferências sobre as interações dos neutrinos. E muito diferente de DUNE, LArIAT é do tamanho de um mini-frigorífico, uma mera partícula em comparação com os detectores DUNE, que conterá cerca de 22 piscinas olímpicas de argônio líquido.

p Os cientistas do LArIAT usam um feixe de partículas carregadas fornecidas pela Instalação de Feixes de Teste do Fermilab que são disparadas contra o argônio líquido. Essas partículas interagem com a matéria muito mais do que os neutrinos, então o feixe resulta em muito mais interações do que um feixe semelhante de neutrinos, que passaria principalmente pelo argônio. O nível mais alto de interações é o que permite ao LArIAT renunciar ao tamanho massivo do DUNE.

p Os resultados do LArIAT podem ajudar os físicos a entender melhor outros detectores de neutrino de argônio líquido no Fermilab do DOE Office of Science, como o MicroBooNE e o SBND.

p "O objetivo do experimento LArIAT é medir o quão bem podemos identificar os vários tipos de partículas que saem das interações de neutrinos e quão bem podemos reconstruir sua energia, "disse Jen Raaf, Porta-voz do LArIAT.

p Embora o LArIAT não detecte neutrinos, as interações de partículas carregadas podem dar aos cientistas pistas sobre como os neutrinos interagem com os núcleos de argônio.

p "Em vez de enviar um neutrino e ver o que sai, você envia as outras coisas e vê o que acontece, "Raaf disse.

p As interações no LArIAT são caracterizadas principalmente por uma malha de fios que detecta os elétrons à deriva. Um fator chave que afeta a precisão da detecção de elétrons de deriva é o espaçamento entre cada fio.

p "Quanto mais próximos estiverem seus fios, a melhor resolução espacial que você obtém, "Raaf disse. Mas quanto mais espaçados os fios estão, mais fios são necessários. Mais fios significam mais eletrônicos para detectar sinais dos fios, que pode se tornar caro em um detector gigante como o DUNE.

p Para manter os custos baixos, os cientistas estão investigando se o DUNE terá uma resolução alta o suficiente em suas medições de interações de neutrinos com fios espaçados de 5 milímetros - maior do que o espaçamento de 3 milímetros em experimentos menores de neutrino do Fermilab, como o MicroBooNE.

p Simulações sugerem que deve funcionar, mas cabe a Raaf e sua equipe testar se o espaçamento de 5 milímetros é suficiente.

p LArIAT usa o Fermilab Test Beam Facility, que é uma parte importante da equação. O feixe de teste da instalação se origina dos aceleradores do laboratório e passa por um conjunto de instrumentos de detecção de partículas antes de chegar ao detector LArIAT. Os cientistas podem então comparar os resultados do primeiro conjunto de instrumentos com os resultados do LArIAT.

p "Se você sabe que foi realmente um píon entrando no detector, e então você executa seu algoritmo nele e diz 'Oh não, era um elétron, 'você fica tipo' Eu sei que você está errado! '", disse Raaf." Então, compare a frequência com que você está errado com 5 mm e 3 mm. "

p Ela e sua equipe estão otimistas, mas comprometido a ser completo.

p "Funciona em teoria, mas sempre gostamos de medir, " ela disse.