Naukowcy z PW badający neutrina współautorami publikacji w „Nature”

Badacze z Instytutu Radioelektroniki i Technik Multimedialnych Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych biorą udział w eksperymencie T2K w Japonii. Rezultat wspólnej analizy danych eksperymentu T2K oraz NOvA w Stanach Zjednoczonych dotyczących oscylacji neutrin zastał opublikowany w prestiżowym czasopiśmie „Nature”. Współautorami tej publikacji są dr inż. Robert Kurjata, dr inż. Andrzej Rychter, dr inż. Marcin Ziembicki i mgr inż. Krzysztof Dygnarowicz.

Dwa międzynarodowe zespoły naukowców pracujące w dwóch eksperymentach neutrinowych podjęły wysiłek, by przygotować pierwszą wspólną analizę danych. Praca przyniosła kilka najbardziej precyzyjnych pomiarów oscylacji neutrin. Eksperymenty T2K oraz NOvA są tzw. eksperymentami z długą bazą, które badają oscylacje neutrin z użyciem wiązek z akceleratorów. Wykorzystując różne długości tzw. bazy (odległości między miejscem produkcji wiązki neutrin a miejscem, w którym są rejestrowane) i różne zakresy energii neutrin, wykonały razem precyzyjne pomiary tego zjawiska. Udało im się zredukować niepewność pomiaru różnic między masami neutrin do mniej niż 2%. Choć hierarchia trzech mas neutrin wciąż pozostaje nieznana, wyniki analizy pokazują, że stopień łamania symetrii CP (różnicy w zachowaniu się cząstek i antycząstek) może być silnie ograniczony. Osiągnięcie to jest ważnym krokiem w kierunku odkrycia łamania symetrii CP w sektorze neutrin i wyjaśnienia asymetrii materia – antymateria we współczesnym Wszechświecie. We wspólnej analizie połączono dane z T2K zbierane przez 10 lat od 2010 roku i dane z NOvA zbierane przez 6 lat od 2014 roku. Przeprowadzenie takiej analizy pokazuje wartość i siłę współpracy między dwoma międzynarodowymi eksperymentami, które jednocześnie rywalizują ze sobą, ale i się uzupełniają.

Wyniki pierwszej wspólnej analizy nie odsłaniają jeszcze do końca tajemnic neutrin, ale poszerzają wiedzę fizyków o tych cząstkach. Potwierdzają one również wartość imponującego wspólnego wysiłku obu rywalizujących i uzupełniających się eksperymentów.

Polska Grupa Neutrinowa uczestniczy w eksperymencie T2K od 2007 roku, a w jej skład wchodzi sześć instytucji: Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Uniwersytet Warszawski, Politechnika Warszawska, Uniwersytet Śląski, Uniwersytet Wrocławski oraz Instytut Fizyki Jądrowej PAN. Polscy naukowcy, fizycy i inżynierowie brali udział w konstrukcji bliskiego detektora, a następnie, po uruchomieniu eksperymentu w 2010 roku, w zbieraniu danych, przeprowadzaniu symulacji, kalibracji, testach jakości danych oraz ich analizie. O wartości polskiego wkładu świadczy pełnienie przez polskich naukowców istotnych funkcji w zespole T2K – współprzewodniczących różnych grup roboczych oraz udział w ciałach zarządzających (Executive Board, Analysis Steering Group, Publication Board).