W-бозоны и проект ДЮМАНД

Было бы интересно зарегистрировать рождение -бозона в чисто лептонном столкновении. Чтобы родить -бозон в столкновении необходимы нейтрино с энергией эВ.

Такие нейтрино могут быть лишь в космических лучах. Здесь этот процесс позволяет получить уникальные сведения о величине потока космических нейтрино.

Измерение этой реакции было бы в принципе возможно, если бы был осуществлен проект ДЮМАНД (Deep Underwater Muon and Neutrino Detector). Этот проект предусматривает создание в глубине океана гигантского куба с ребром порядка километра, заполненного объемной решеткой детекторов. Шаг решетки — порядка десятка метров, если детекторы оптические, и порядка сотни метров, если они акустические. Проект позволил бы работать с водной мишенью, масса которой превышает и регистрировать нейтринные реакции при очень высоких энергиях.

Пусть дифференциальный поток нейтрино с энергией Е равен . Определим — число событий в одну секуиду реакции если мишень содержит электронов:

Здесь Е—лабораторная энергия нейтрино, а -полная энергия в системе центра инерции электрона и нейтрино:

Множитель связан с тем, что из-за большого сечення резонансной реакции нейтрино с резонансной энергией из нижней полусферы не попадают в детектор, поглощаясь в толще земного шара. Такая угловая асимметрия является признаком рождения -бозона.

Учтем теперь, что

Тогда

Таким образом, ожидаемое число событий определяется лишь одной неизвестной величиной, а именно, -потоком нейтрино при энергии отвечающей массе -бозона: (Обычно говорят об интегральном потоке ):

Последнее равенство предполагает степенной спектр. Очевидно, что в этом случае