In un articolo pubblicato il 24 novembre 2021 sulla rivista Physical Review D, i ricercatori descrivono come hanno osservato sei interazioni di neutrini durante una corsa pilota di un rivelatore compatto installato presso l'LHC nel 2018.
Lo strumento pilota era costituito da piastre di piombo e tungsteno alternate a strati di emulsione. Durante le collisioni di particelle all'LHC, alcuni dei neutrini prodotti si sono schiantati contro i nuclei dei metalli densi, creando particelle che viaggiano attraverso gli strati di emulsione e creano segni visibili dopo l'elaborazione. Queste incisioni forniscono indizi sulle energie delle particelle, sulle loro caratteristiche (tau, muone o elettrone) e se sono neutrini o antineutrini.
Secondo Jonathan Feng, UCI Distinguished Professor of physics & astronomy e co-leader della collaborazione FASER e co-autore dello studio, l'emulsione funziona in modo simile alla fotografia nell'era della fotocamera pre-digitale. Quando la pellicola da 35 millimetri è esposta alla luce, i fotoni lasciano tracce che si rivelano come modelli quando la pellicola viene sviluppata. I ricercatori del FASER sono stati anche in grado di vedere le interazioni dei neutrini dopo aver rimosso e sviluppato gli strati di emulsione del rivelatore.
Dal 2019, Feng e i suoi colleghi si stanno preparando a condurre un esperimento con gli strumenti FASER per indagare sulla materia oscura all'LHC. Sperano di rilevare fotoni scuri, il che darebbe ai ricercatori un primo assaggio di come la materia oscura interagisce con gli atomi normali e l'altra materia nell'universo, attraverso forze non gravitazionali.
Con il successo del loro lavoro sui neutrini degli ultimi anni, il team FASER, composto da 76 fisici provenienti da 21 istituzioni in nove paesi, sta combinando un nuovo rivelatore di emulsioni con l'apparato FASER. Mentre il rivelatore pilota pesava circa 29 Kg, lo strumento FASERnu peserà più di 1088 Kg e sarà molto più reattivo e in grado di differenziare tra le varietà di neutrini.
Ciò che rende unico FASERnu, ha detto il co-autore David Casper, co-leader del progetto FASER e professore associato di fisica e astronomia presso l'UCI, è che mentre altri esperimenti sono stati in grado di distinguere tra uno o due tipi di neutrini, FASERnu sarà in grado di osservare tutti e tre, più le loro controparti antineutrino. Casper ha detto che ci sono state solo circa 10 osservazioni di neutrini tau in tutta la storia umana, ma che si aspetta che il suo team sarà in grado di raddoppiare o triplicare quel numero nei prossimi tre anni.