ROSQUILLA

DONUT ( Observación directa del neutrino tau , E872) fue un experimento en Fermilab dedicado a la búsqueda de interacciones del neutrino tau . El detector operó durante algunos meses en el verano de 1997 y detectó con éxito el neutrino tau. ^{[ 1 ]} Confirmó la existencia del último leptón predicho por el Modelo Estándar . ^{[ 2 ]} Los datos del experimento también se utilizaron para establecer un límite superior para el momento magnético del neutrino tau ^{[ 3 ]} y medir su sección transversal de interacción . ^{[ 4 ]}

En DONUT, se utilizaron protones acelerados por el Tevatron para producir neutrinos tau mediante la desintegración de mesones encantados . Tras eliminar la mayor cantidad posible de partículas de fondo no deseadas mediante un sistema de imanes y materia sólida (principalmente hierro y hormigón), el haz atravesó varias láminas de emulsión nuclear . En casos muy raros, uno de los neutrinos interactuaba en el detector, produciendo partículas con carga eléctrica que dejaban rastros visibles en la emulsión y que podían registrarse electrónicamente mediante un sistema de centelleadores y cámaras de deriva . ^{[ 1 ]}

Utilizando la información electrónica, se identificaron posibles interacciones de neutrinos y se seleccionaron para un análisis posterior. Esto implicó revelar fotográficamente las hojas de emulsión para que cualquier rastro dejado por las partículas que las atravesaran apareciera como un pequeño punto negro. Al conectar estos puntos en hojas sucesivas, se reconstruyó la trayectoria que había seguido cada partícula y se identificaron posibles interacciones de neutrinos. Las propiedades características de las interacciones de neutrinos eran que varias trayectorias aparecían repentinamente sin ninguna que las precediera. El neutrino tau se identificó porque una de esas trayectorias mostraba una "torsión" después de unos pocos milímetros, lo que indicaba la desintegración de un leptón tau . ^{[ 1 ]}

En julio  de 2000, la colaboración DONUT anunció la primera observación de interacciones de neutrinos tau. Este resultado se basó en solo cuatro eventos, pero la señal superó con creces el fondo esperado (0,34 ± 0,05  eventos) y tiene un valor p de 4 × 10⁻⁴ ^, alrededor de 3,5  sigma. Esto está por debajo del estándar de prueba habitual, pero fue generalmente aceptado porque se esperaba que la partícula estuviera presente. El informe final de 2008 ^{[ 3 ]} identifica 9  eventos de neutrinos tau de una muestra total de 578  eventos de neutrinos. Su importancia radica en el hecho de que el neutrino tau había permanecido hasta entonces como la única partícula del Modelo Estándar que no se había observado directamente, excepto el bosón de Higgs . ^{[ 2 ]}

Además del resultado en sí, DONUT también permitió validar nuevas técnicas para la detección de neutrinos de alta energía, en particular la cámara de nube de emulsión , en la que se intercalan capas de hierro en láminas de emulsión nuclear, lo que conlleva un aumento en el número de interacciones.

• matriz PMNS
• Nu (letra)

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