¿Cómo los detectores en los colisionadores de partículas pueden diferenciar los neutrones de los antineutrones?

Su masa es la misma. Ninguno de ellos interactúa con los campos EM. Y su descomposición (alrededor de 1000) es demasiado lenta para ver sus productos de descomposición todavía en el detector.

¿Cómo es posible entonces diferenciarlos?

Respuestas (2)

Los detectores en los colisionadores de partículas se colocan como cebollas alrededor del vértice de colisión.

CMS

El detector CMS en el CERN

En primer lugar, hay detectores sensibles a partículas cargadas en los que las partículas cargadas dejan rastros debido a la ionización, pero la densidad de masa es baja, por lo que las interacciones fuertes no ocurren con frecuencia; su impulso se puede medir por la curvatura en el campo magnético impuesto.

Luego están los calorímetros electromagnéticos, donde los fotones dejan su energía y las partículas cargadas continúan como huellas.

Luego vienen los calorímetros hadrónicos con mucha masa para que partículas que interactúan fuertemente, hadrones, protones, neutrones, antiprotones, antineutrones, depositen su energía. Los protones tendrán un camino continuo hasta el calorímetro hadrónico debido a su carga. Los antiprotones tendrán carga negativa. Los neutrones depositarán energía sin un rastro previo. Los antineutrones también depositarán energía sin dejar rastro, excepto que debido a la aniquilación con la materia, la lluvia será más energética.

A las energías del LHC, la diferencia en la multiplicidad debida a la aniquilación de los antineutrones no será distinguible. A bajas energías, los antineutrones tienen lluvias de mayor multiplicidad.

Generalmente, en los colisionadores, la existencia de antineutrones puede adivinarse por la conservación de la carga y los números bariónicos, en eventos de baja multiplicidad.

Anna, cómo entender „ En las energías del LHC, la diferencia en la multiplicidad debida a la aniquilación de los antineutrones no será distinguible. A bajas energías, los antineutrones tienen lluvias de mayor multiplicidad.“ ¿Tenemos evidencia o nos referimos a Gedankenexperiments, también conocidos como cálculos?
Los cálculos de @HolgerFiedler no son experimentos gedenken cuando los datos utilizados o predicen datos. Todo el proceso de decidir cuál fue la partícula original que generó las señales y las señales de las partículas producidas en toda la secuencia dentro del detector necesita cálculos y es muy, muy elaborado. Por eso se necesitan tantos físicos. No es un simple evento de cámara de burbujas que se muestra desde una cámara y el álgebra aproximada podría incluso dar resultados en algunos casos.
Anna, me malinterpretaron. Por supuesto, se necesitan cálculos para los resultados de tales experimentos. Tu respuesta (no el comentario) me suena a “no encontramos pruebas, pero la teoría nos dice que debe ser algo y lo hemos calculado”.
@HolgerFiedler Estoy respondiendo la pregunta del título. . La conservación del número bariónico es evidencia, dentro del modelo estándar. Una teoría validada (significa concordancia con los datos) nos permite encapsular todos los datos ajustados hasta ahora en la evaluación de nuevos datos. Si se encuentran discrepancias, la teoría tiene que ser modificada, como ha venido ocurriendo continuamente en la física de partículas. Todo comenzó con el modelo Fermi después de todo.

El experimento que ha medido el límite más estricto de oscilaciones de neutrones a antineutrones (es decir, producir neutrones, dejarlos volar durante un tiempo y luego buscar si encuentra antineutrones) ha utilizado una lámina de carbono de 130 micrómetros de espesor y 110 cm de diámetro . Este objetivo tenía una probabilidad superior al 99% de que los antineutrones interactúen (y, por lo tanto, produzcan partículas secundarias) y una alta transparencia para los neutrones.

Este objetivo estaba rodeado por un detector de seguimiento (para medir el momento de las partículas cargadas), contadores de centelleo y un calorímetro (para medir la energía de las partículas cargadas y neutras). Estos se utilizan para buscar los productos de un antineutrón que se aniquila con los protones o neutrones de los núcleos de carbono (mientras que los neutrones en su mayoría solo se dispersarían elásticamente, es decir, dejarían la lámina sin romperse).

Es cierto que los neutrones utilizados en este experimento tienen una energía relativamente baja, 0,002 electronvoltios en promedio, lo que corresponde a una velocidad de 600 metros por segundo.

Explique por qué hay una diferencia en la interacción para los antineutrones y una transparencia para los neutrones.
porque los antiquarks en los antineutrones se aniquilan con los quarks en los protones y los neutrones en los núcleos de carbono mientras que a energías tan bajas, un neutrón se comporta esencialmente como una bola (irrompible)
Cita del enlace, mencionaste: "No se detectó antineutrón en 2.4 · 107 s de tiempo de ejecución".
¿Cómo los detectores en los colisionadores de partículas pueden diferenciar los neutrones de los antineutrones?
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