¿Pueden los detectores de neutrinos decir en qué dirección vinieron los neutrinos?

Depende de la tecnología de detección.

Sí

• Los detectores basados ​​en Cerenkov ( SNO y Super-Kamiokande , por ejemplo, así como muchos detectores de neutrinos de rayos cósmicos) son sensibles a la dirección, y esta es una de las consideraciones de diseño que impulsan el uso de esta complicada técnica. Los mejores resultados provienen de reacciones cuasi-elásticas como$\nu_l + n \to l^- + p$.
• Las pilas de calorímetros utilizadas para el trabajo basado en haces tienen un poder de resolución de dirección bastante bueno (esto incluye OPERA, si eso es lo que provocó esta pregunta, por cierto). Muchas reacciones contribuyen, pero nuevamente el cuasi-elástico de corriente cargada proporciona los mejores datos de dirección.
• Las cámaras de proyección de tiempo de argón líquido son una tecnología bastante nueva para la que no tenemos experimentos a gran escala, pero se han implementado bancos de prueba y los resultados son muy buenos.

más o menos

• En principio, los detectores de centelleo líquido todavía obtienen un anillo de Cernekov en eventos cuasi-elásticos, pero en la práctica, la señal de centelleo y especialmente la absorción/reemisión los eliminan demasiado como para ser de mucha utilidad.

  MiniBoonNe hizo un valiente esfuerzo para aprovechar esto, pero los resultados fueron decepcionantes; la mayoría de los detectores LOS ni siquiera lo intentan ( KamLAND , por ejemplo, donde, que yo sepa, nadie lo ha intentado). Creo que vi un gráfico que mostraba que el experimento original de Chooz podía distinguir el lado del reactor del experimento desde fuera, pero necesitaban una gran parte de su conjunto de datos para hacerlo, por lo que habría sido de mínima ayuda en un per base de eventos.

  Un colega ha demostrado en estudios de banco que con una resolución de tiempo suficiente (del orden de 0,1 ns) es posible resolver la ambigüedad de Cernekov/centelleo y RICH en centelleo.

  Por supuesto, un detector LOS escasamente instrumentado nunca tendrá una oportunidad, como fue el caso del instrumento Cowen and Rheins y los monitores de no proliferación con los que la gente está experimentando (sin enlace porque solo he visto un coloquio y no recuerdo el nombre del instrumento).

• Los detectores realmente grandes como IceCube tienen alguna posibilidad de obtener imágenes de Cerenkov, pero a menudo obtienen mejores resultados de los datos de tiempo de vuelo de eventos de alta energía.

No

• Los métodos radioquímicos (como en el experimento de la mina Homestake de Ray Davis ) no tienen sensibilidad de dirección ni siquiera en principio.

Tenga en cuenta que la sensibilidad de la dirección es siempre para el impulso de los productos de reacción en lugar del neutrino en sí. En el caso de los neutrinos de alta energía, la dirección de los productos puede estar altamente correlacionada con la del neutrino, pero a energías más bajas esto se vuelve menos cierto y la información de orientación es cada vez más buena solo en conjunto.

Los experimentos que participan en el Sistema de Alerta Temprana de Supernova son todos sensibles a la dirección en un grado u otro, ya que el plan es alertar a los telescopios de luz de que se avecina un evento y decirles qué parte del cielo deben buscar.

Los detectores no sensibles a la dirección también intentan monitorear pulsos de neutrinos de supernova, pero sin sensibilidad a la dirección, sus datos serán más útiles durante el análisis post mortem de la diferencia de tiempo.

Divulgación: estuve asociado con KamLAND durante varios años y actualmente estoy asociado con dos proyectos LArTPC.

Sí, eche un vistazo al detector de neutrinos de la Universidad de Utah, que utiliza tanques emparejados para detectar la dirección de un muón al observar la respuesta de luz de Čerenkov en cada tanque.