T2K experiment
टी2के ("टोकाई से कामियोका") त्वरक न्यूट्रिनो के दोलनों का अध्ययन करने वाला एक कण भौतिकी प्रयोग है। यह प्रयोग जापान में यूरोप, एशिया और उत्तरी अमेरिका के कई देशों के 60 से अधिक शोध संस्थानों के साथ लगभग 500 भौतिकविदों और इंजीनियरों के अंतर्राष्ट्रीय सहयोग से आयोजित किया जाता है और यह एक मान्यता प्राप्त सीईआरएन प्रयोग (आरई13) है। टी2के ने 2010 से 2021 तक अपने संचालन के पहले चरण के भीतर डेटा एकत्र किया। डेटा लेने का दूसरा चरण (T2K-II) 2023 में शुरू होने और 2027 में T2K-हाइपर-कामिओकांडे प्रयोग के उत्तराधिकारी के शुरू होने तक चलने की उम्मीद है। टी2के पहला प्रयोग था जिसने म्यूऑन न्यूट्रिनो बीम में इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो की उपस्थिति का अवलोकन किया। इसने दोलन पैरामीटर θ23 का दुनिया का सबसे अच्छा माप और न्यूट्रिनो दोलनों में एक महत्वपूर्ण पदार्थ-एंटीमैटर विषमता का संकेत भी प्रदान किया। न्यूट्रिनो-एंटीन्यूट्रिनो दोलन विषमता की माप हमें हमारे पदार्थ-प्रधान ब्रह्मांड के अस्तित्व की व्याख्या के करीब ला सकती है। म्यूऑन न्यूट्रिनो की तीव्र किरण का उत्पादन जापान के पूर्वी तट पर टोकाई में जे-पीएआरसी सुविधा (जापान प्रोटॉन त्वरक अनुसंधान परिसर) में किया जाता है। बीम को गिफू प्रान्त के हिडा शहर में स्थित सुपर-कामियोकांडे फार डिटेक्टर की ओर निर्देशित किया जाता है। न्यूट्रिनो फ्लक्स के गुणों और संरचना को पहले जे-पी. ए. आर. सी. स्थल पर बीम उत्पादन स्थान से स्थित निकट डिटेक्टरों की एक प्रणाली द्वारा मापा जाता है, और फिर सुपर-कामिओकांडे डिटेक्टर में। इन दोनों स्थानों में विभिन्न न्यूट्रिनो स्वादों की सामग्री की तुलना निकट और दूर डिटेक्टरों के बीच के रास्ते में दोलन संभावना को मापने की अनुमति देती है। सुपर-कामियोकांडे म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो दोनों की अंतःक्रियाओं का पता लगाने में सक्षम है, और इस प्रकार म्यूऑन न्यूट्रिनो फ्लक्स के गायब होने के साथ-साथ बीम में इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो की उपस्थिति को मापता है। भौतिकी कार्यक्रम T2K प्रयोग 2003 में निम्नलिखित माप लक्ष्यों के साथ प्रस्तावित किया गया थाः → दोलनों की खोज, और इस प्रकार पुष्टि कि अंतिम अज्ञात मिश्रण कोण θ13 शून्य नहीं है। म्यूऑन न्यूट्रिनो गायब होने के अध्ययनों के माध्यम से दोलन मापदंडों δm और θ23 का सटीक माप। स्टेराइल न्यूट्रिनो दोलनों की खोज करें, जिन्हें तटस्थ धारा न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं की कमी के रूप में देखा जा सकता है। कुछ जी. ई. वी. की ऊर्जा सीमा में विभिन्न प्रकार के न्यूट्रिनो और लक्ष्यों के लिए विभिन्न अंतःक्रिया क्रॉस-सेक्शन का मापन। 2010 में डेटा लेने की शुरुआत के बाद से, टी2के प्रयोग विश्व स्तरीय परिणामों की एक सूची प्रदान करने में सफल रहाः म्यूऑन न्यूट्रिनो बीम (→) में इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो की उपस्थिति की पुष्टि, जो पहली बार था जब एक स्वाद में उत्पादित न्यूट्रिनो को स्पष्ट रूप से दूसरे स्वाद में देखा गया था। θ23 पैरामीटर का सबसे सटीक माप। निकट एनडी280 और सुदूर सुपर-कामियोकांडे डिटेक्टरों में अध्ययनों के आधार पर एक स्टेराइल न्यूट्रिनो दोलन मापदंडों पर सीमाएँ। इलेक्ट्रॉन और म्यूऑन न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के विभिन्न क्रॉस-सेक्शन माप, जिसमें समावेशी आवेशित धारा (सीसी) अंतःक्रिया, बिना पायों के और अंतिम अवस्था में एकल पायोन के साथ सीसी अंतःक्रिया, सुसंगत पायोन उत्पादन, तटस्थ धारा अंतःक्रिया आदि शामिल हैं। कार्बन, पानी और लोहे जैसे विभिन्न लक्ष्यों पर। न्यूट्रिनो दोलनों में पदार्थ-प्रतिद्रव्य विषमता के लिए जिम्मेदार δCP पैरामीटर पर पहली महत्वपूर्ण बाधा। δCP-π से π तक मान लेता है। −180° से 180°) तक और न्यूट्रिनो के दोलनों की तुलना एंटीन्यूट्रिनो के दोलनों से करके मापा जा सकता है। सीपी समरूपता को संरक्षित किया जाएगा, और इस प्रकार न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के लिए दोलन संभावनाएँ समान होंगी, δCP के लिए 0 या ±π के बराबर। T2K ने δCP पर पहली और सबसे मजबूत बाधा प्रदान की, 3σ (99.7%) महत्व स्तर पर लगभग आधे संभावित मूल्यों को अस्वीकार करते हुए, 95 प्रतिशत के महत्व स्तर पर दोनों CP संरक्षण अंकों को खारिज कर दिया और एक मजबूत संकेत दिया कि न्यूट्रिनो क्षेत्र में CP उल्लंघन बड़ा हो सकता है। सीपी उल्लंघन रूसी भौतिक विज्ञानी आंद्रेई सखारोव द्वारा प्रस्तावित स्थितियों में से एक है, जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में एंटीमैटर के संबंध में पदार्थ की अधिकता का उत्पादन करने के लिए आवश्यक है, जो अब हमारे पदार्थ-निर्मित ब्रह्मांड का निर्माण करता है। क्वार्क अनुभाग में सीपी उल्लंघन की पुष्टि पहले से ही 1964 में की जा चुकी थी, लेकिन यह देखे गए पदार्थ-प्रतिद्रव्य असंतुलन की व्याख्या करने के लिए बहुत छोटा है। न्यूट्रिनो क्षेत्र में मजबूत सीपी उल्लंघन लेप्टोजेनेसिस नामक प्रक्रिया के माध्यम से पदार्थ के अतिरिक्त उत्पादन का कारण बन सकता है और इस प्रकार इस तरह की माप यह समझने के लिए महत्वपूर्ण कदम होगा कि ब्रह्मांड कैसे बना था। एन. ओ. वी. ए. प्रयोग एक अन्य न्यूट्रिनो दोलन प्रयोग है जो दोलन चैनलों के बीच तुलना के माध्यम से δCP को मापने में सक्षम है। एन. ओ. वी. ए. संयुक्त राज्य अमेरिका में आयोजित किया जाता है और फर्मीलैब में बीम उत्पादन स्थान और ऐश नदी, मिनेसोटा में फार डिटेक्टर के बीच के रास्ते में 810 कि. मी. की दूरी पर त्वरक न्यूट्रिनो दोलन को मापता है। एन. ओ. वी. ए. ने δCP का एक कम सटीक माप प्रदान किया, जो T2K परिणाम के साथ थोड़ा तनाव में है। टी2के सबसे उपयुक्त बिंदु 90 प्रतिशत के आत्मविश्वास स्तर पर एनओवीए द्वारा नापसंद किए गए क्षेत्र में स्थित है। दोनों प्रयोगों से डेटा के लिए एक संयुक्त फिट प्राप्त करने के लिए काम चल रहा है ताकि उनके बीच स्थिरता की मात्रा निर्धारित की जा सके। टी2के के भविष्य के उन्नयन से δm और θ23 मापदंडों, क्रॉस-सेक्शन मापों के अधिक सटीक माप प्रदान करने की उम्मीद है जो न्यूट्रिनो इंटरैक्शन की हमारी समझ का विस्तार करेंगे और इस प्रकार न्यूट्रिनो जनरेटरों में उपयोग किए जाने वाले सैद्धांतिक मॉडल में सुधार करेंगे, साथ ही साथ δCP चरण पर और बाधा और पुष्टि होगी कि क्या सीपी समरूपता को संरक्षित किया जाता है या 3σ महत्व स्तर पर न्यूट्रिनो दोलन में T2K-II में उल्लंघन किया जाता है और हाइपर-कामियोकंडे प्रयोग में 5σ। न्यूट्रिनो बीम टी2के जे-पी. ए. आर. सी. सुविधा में उत्पादित म्यूऑन न्यूट्रिनो या म्यूऑन एंटीन्यूट्रिनो बीम का उपयोग करता है, जिसमें तीन त्वरकों की एक प्रणाली द्वारा धीरे-धीरे 30 जी. ई. वी. तक त्वरित एक प्रोटॉन बीम का उपयोग किया जाता हैः पहले लिनैक रैखिक त्वरक द्वारा 400 एम. ई. वी. ऊर्जा, फिर आर. सी. एस. (रैपिड साइकिल सिंक्रोट्रॉन) द्वारा 3 जी. ई. वी. तक, और अंत में एम. आर. सिंक्रोट्रॉन (मुख्य वलय) द्वारा 30 जी. ई. वी. तक। प्रोटॉन एक ग्रेफाइट लक्ष्य से टकराते हैं, जिससे मेसन पैदा होते हैं, मुख्य रूप से पायंस और केऑन, जो फिर तीन चुंबकीय सींगों के एक समूह द्वारा केंद्रित होते हैं और एक सुरंग में निर्देशित होते हैं जिसे क्षय आयतन कहा जाता है। सींगों की ध्रुवीयता के आधार पर, सकारात्मक या नकारात्मक कण केंद्रित होते हैं। सकारात्मक पायंस और केऑन मुख्य रूप से और में क्षय होते हैं, एक म्यूऑन न्यूट्रिनो बीम बनाते हैं, जबकि नकारात्मक पायंस और केऑन मुख्य रूप से और में क्षय होते हैं, एक म्यूऑन एंटीन्यूट्रिनो बीम बनाते हैं। सभी शेष हैड्रॉन और आवेशित लेप्टॉन को ग्रेफाइट के 75-टन ब्लॉक (तथाकथित बीम डंप) द्वारा और जमीन में रोक दिया जाता है, जबकि न्यूट्रिनो दूर डिटेक्टर की ओर भूमिगत यात्रा करते हैं। ऑफ-एक्सिस बीम T2K पहला प्रयोग है जिसमें ऑफ-एक्सिस न्यूट्रिनो बीम की अवधारणा को महसूस किया गया था। जे-पी. ए. आर. सी. में न्यूट्रिनो बीम को इस तरह से डिजाइन किया गया है कि इसे सुपर-कामियोकंडे फार डिटेक्टर और निकट डिटेक्टरों में से एक, एन. डी. 280 से 2 से 3 डिग्री दूर निर्देशित किया जा सके। बीम अक्ष से विचलन के साथ न्यूट्रिनो की औसत ऊर्जा कम हो जाती है। सुदूर डिटेक्टर के अनुरूप दूरी पर दोलन की संभावना को अधिकतम करने के लिए ऑफ-एक्सिस कोण को 2.5 डिग्री पर चुना गया था, जो लगभग 600 एमईवी न्यूट्रिनो के लिए अधिकतम है। इस न्यूट्रिनो ऊर्जा सीमा में, प्रमुख प्रकार के न्यूट्रिनो अंतःक्रियाएँ आवेशित वर्तमान क्वासिलास्टिक अंतःक्रियाएँ होती हैं, जिसके लिए केवल उत्पादित आवेशित लेप्टॉन की गति और दिशा के आधार पर अंतःक्रियाशील न्यूट्रिनो की ऊर्जा का पुनर्निर्माण करना संभव है। उच्च न्यूट्रिनो ऊर्जाओं को ऑफ-एक्सिस विन्यास द्वारा दबा दिया जाता है, जिससे मेसन उत्पादन के साथ बातचीत की संख्या कम हो जाती है, जो टी2के प्रयोग में दोलन विश्लेषण में पृष्ठभूमि हैं। डिटेक्टरों के पास निकट डिटेक्टर परिसर ग्रेफाइट लक्ष्य से एक किलोमीटर की दूरी पर स्थित है। इसका उद्देश्य दोलनों से पहले न्यूट्रिनो प्रवाह को मापना और न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं का अध्ययन करना है। इस प्रणाली में तीन मुख्य डिटेक्टर होते हैंः न्यूट्रिनो बीम के अक्ष पर स्थित आई. एन. जी. आर. आई. डी. डिटेक्टर (इंटरएक्टिव न्यूट्रिनो जी. आर. आई. डी.), बीम अक्ष से ढाई डिग्री दूर स्थित एन. डी. 280 डिटेक्टर, अर्थात। दूर डिटेक्टर के समान कोण पर। वैगैसी-बेबीमाइंड (वैटर ग्रिड एससिंटिलेटर डिटेक्टर-प्रोटोटाइप मैग्नेटाइज्ड आयरन न्यूट्रिनो डिटेक्टर) 1.5 डिग्री ऑफ-एक्सिस कोण पर स्थित एक चुंबकीय न्यूट्रिनो डिटेक्टर है, जिसे उच्च औसत न्यूट्रिनो ऊर्जा पर ऑफ-एक्सिस कोण और क्रॉस-सेक्शन के साथ ऊर्जा स्पेक्ट्रम भिन्नता का पता लगाने के लिए बनाया गया है। एनडी280 में टाइम प्रोजेक्शन चैंबर्स को छोड़कर, पास के डिटेक्टरों की पूरी सक्रिय सामग्री (कण ट्रैकिंग को सक्षम करने वाली) प्लास्टिक सिंटिलेटर है। प्लास्टिक सिंटिलेटर बार और विमानों में आवेशित कणों को पार करने से उत्पन्न प्रकाश को तरंग दैर्ध्य-स्थानांतरण तंतुओं द्वारा एकत्र किया जाता है और तंतुओं के एक या दोनों सिरों पर स्थित हमामात्सु मल्टी-पिक्सेल फोटॉन काउंटरों द्वारा पता लगाया जाता है। सिंटिलेटर पट्टियों को परतों में व्यवस्थित किया जाता है, जहां दो पड़ोसी परतों में पट्टियां एक दूसरे के लंबवत होती हैं जो पार करने वाले कणों के बारे में एक साथ 3डी जानकारी प्रदान करती हैं। आई. एन. जी. आर. आई. डी. डिटेक्टर आई. एन. जी. आर. आई. डी. डिटेक्टर का मुख्य उद्देश्य न्यूट्रिनो इंटरैक्शन का सीधा पता लगाकर दैनिक आधार पर बीम की दिशा और तीव्रता की निगरानी करना है। आई. एन. जी. आर. आई. डी. डिटेक्टर में 16 समान मॉड्यूल होते हैं जो एक क्रॉस के आकार में व्यवस्थित होते हैं, 7 ऊर्ध्वाधर और 7 क्षैतिज भुजा में, साथ ही क्रॉस के बाहर 2 मॉड्यूल होते हैं। भुजाओं की ऊँचाई और चौड़ाई है। एक एकल मॉड्यूल में लोहे की बारी-बारी से परतें और एक प्लास्टिक सिंटिलेटर होता है। मॉड्यूल के अंदर अंतःक्रिया द्वारा उत्पादित कणों से बाहर से प्रवेश करने वाले कणों को अलग करने के लिए सिंटिलेटर की एक अतिरिक्त 4 वीटो परतें मॉड्यूल को किनारों पर घेरती हैं। एक मॉड्यूल में लोहे का कुल द्रव्यमान 7.1 टन है और यह मॉड्यूल के वजन का 96 प्रतिशत है। न्यूट्रिनो बीम अक्ष पर, ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज भुजा के बीच क्रॉस के बीच में, 0.55 टन के द्रव्यमान के साथ केवल प्लास्टिक सिंटिलेटर (प्रोटॉन मॉड्यूल) की परतों से बनाया गया एक अतिरिक्त मॉड्यूल होता है। इसका उद्देश्य क्वासिलास्टिक इंटरैक्शन को पंजीकृत करना और प्राप्त परिणामों की तुलना सिमुलेशन के साथ करना है। एन. डी. 280 डिटेक्टर एन. डी. 280 डिटेक्टर का उपयोग फ्लक्स, ऊर्जा स्पेक्ट्रम और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो बीम प्रदूषण को उसी ऑफ-एक्सिस कोण के लिए मापने के लिए किया जाता है जो फार डिटेक्टर के लिए होता है। एन. डी. 280 विभिन्न प्रकार के म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं की भी जांच करता है। यह सब न्यूट्रिनो इंटरैक्शन और फ्लक्स के मॉडल से जुड़े न्यूट्रिनो ऑसिलेशन विश्लेषण में व्यवस्थित त्रुटि को कम करते हुए, दूर डिटेक्टर में अपेक्षित संख्या और प्रकार की बातचीत का अनुमान लगाने की अनुमति देता है। एन. डी. 280 आंतरिक उप-डिटेक्टरों के समूह से बना हैः पी. आई.-ज़ीरो डिटेक्टर और 2 फाइन-ग्रेन डिटेक्टरों के साथ एक ट्रैकर, जिसे 3 टाइम प्रोजेक्शन चैंबर्स के साथ जोड़ा गया है, एक धातु के फ्रेम के अंदर रखा गया है जिसे टोकरी कहा जाता है। टोकरी विद्युत चुम्बकीय कैलोरीमीटर और यू. ए. 1 प्रयोग से पुनर्नवीनीकरण एक चुंबक से घिरी हुई है जो 0.20 टी समान क्षैतिज चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करती है और साइड म्यूऑन रेंज डिटेक्टर का गठन करने वाले सिंटिलेटर विमानों के साथ उपकरण है। पाई-ज़ीरो डिटेक्टर पाई-ज़ीरो डिटेक्टर (पी0डी) में 40 प्लास्टिक सिंटिलेटर मॉड्यूल प्लेन होते हैं, जो मध्य भाग में पानी और मोटी पीतल की चादरों से भरे जाने वाले 2.8 सेंटीमीटर मोटे थैलों के साथ जुड़े होते हैं, और दो परिधीय क्षेत्रों में सिंटिलेटर मॉड्यूल लीड शीट के साथ सैंडविच किए जाते हैं। थैलों में पानी के साथ और बिना पानी के तरीकों के बीच बातचीत की मात्रा की तुलना करके, पानी पर होने वाले न्यूट्रिनो इंटरैक्शन की संख्या को निकालना संभव है-फार डिटेक्टर सुपर-कामिओकांडे के अंदर लक्षित सामग्री। संपूर्ण सक्रिय पी0डी आयतन का आकार लगभग 2.1 मीटर × 2.2 मीटर × 2.4 मीटर (एक्स × वाई × जेड) है और पानी के साथ और बिना इसका द्रव्यमान क्रमशः 15.8 और 12.9 टन है। पाई-ज़ीरो डिटेक्टर का मुख्य लक्ष्य पानी पर तटस्थ वर्तमान न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं में तटस्थ पायंस उत्पादन का एक माप हैः + एन → + एन '+ यह प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं की नकल कर सकती है क्योंकि क्षय से फोटॉन को सुपर-कामिओकांडे डिटेक्टर में एक इलेक्ट्रॉन के रूप में गलत तरीके से बनाया जा सकता है, इस प्रकार यह प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं की नकल कर सकती है और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो उपस्थिति माप में एक महत्वपूर्ण पृष्ठभूमि का गठन कर सकती है। टाइम प्रोजेक्शन चैंबर्स थ्री टाइम प्रोजेक्शन चैंबर्स (टी. पी. सी.) गैस-टाइट आयताकार डिब्बे हैं, जिनके केंद्र में एक कैथोड तल होता है और दोनों तरफ कैथोड के समानांतर माइक्रोमेगास मॉड्यूल होते हैं। टी. पी. सी. वायुमंडलीय दबाव में आर्गन-आधारित बहाव गैस से भरे होते हैं। टी. पी. सी. को पार करने वाले आवेशित कण अपने मार्ग के साथ गैस को आयनित करते हैं। आयनीकरण इलेक्ट्रॉन कैथोड से टी. पी. सी. के किनारों की ओर बहते हैं, जहाँ उन्हें माइक्रोमेगास द्वारा पता लगाया जाता है जो पार करने वाले आवेशित कण के पथ की 3डी छवि प्रदान करता है। Y और Z निर्देशांक माइक्रोमेगास मॉड्यूल पर पाए गए आयनीकरण इलेक्ट्रॉनों की स्थिति पर आधारित होते हैं, और X निर्देशांक इलेक्ट्रॉनों के बहाव समय पर आधारित होता है। चुंबकीय क्षेत्र में, इस पथ की वक्रता कण के आवेश और गति को निर्धारित करने की अनुमति देती है, और प्रति इकाई दूरी पर आयनीकरण इलेक्ट्रॉनों की मात्रा का उपयोग बेथ-ब्लॉच सूत्र के आधार पर कणों की पहचान करने के लिए किया जाता है। फाइन-ग्रेन डिटेक्टर दो फाइन-ग्रेन डिटेक्टर (एफ. जी. डी.) पहले और दूसरे टी. पी. सी. के बाद रखे जाते हैं। एफ. जी. डी. और टी. पी. सी. मिलकर एन. डी. 280 का ट्रैकर बनाते हैं। एफ. जी. डी. न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं के लिए सक्रिय लक्ष्य द्रव्यमान प्रदान करते हैं और प्रोटॉन पुनरावृत्ति के छोटे मार्गों को मापने में सक्षम होते हैं। पहला एफ. जी. डी. केवल सिंटिलेटर परतों से बना है, जबकि दूसरा एफ. जी. डी. सिंटिलेटर और पानी की बारी-बारी से परतों से बना है। दूसरा एफ. जी. डी. आंशिक रूप से पानी से बना है क्योंकि सुपर-कामियोकंडे डिटेक्टर पानी आधारित है। कार्बन और पानी पर क्रॉस सेक्शन को दो एफ. जी. डी. में न्यूट्रिनो इंटरैक्शन की तुलना से निर्धारित किया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय कैलोरीमीटर विद्युत चुम्बकीय कैलोरीमीटर (ई. सी. ए. एल.) आंतरिक डिटेक्टरों (पी0डी, टी. पी. सी., एफ. जी. डी.) को घेरता है और इसमें सीसा अवशोषक शीट के साथ सैंडविच किए गए सिंटिलेटर परतें होती हैं। इसकी भूमिका तटस्थ कणों, विशेष रूप से फोटॉनों का पता लगाना और उनकी ऊर्जा और दिशा को मापने के साथ-साथ उनकी पहचान के लिए प्रासंगिक अतिरिक्त जानकारी प्रदान करने वाले आवेशित कणों का पता लगाना है। साइड म्यूऑन रेंज डिटेक्टर साइड म्यूऑन रेंज डिटेक्टर (एस. एम. आर. डी.) में सिंटिलेटर मॉड्यूल होते हैं जो चुंबक में अंतराल में डाले जाते हैं। एस. एम. आर. डी. किरण की दिशा के संबंध में बड़े कोणों पर डिटेक्टर के आंतरिक भागों से निकलने वाले म्यूऑन को रिकॉर्ड करता है। शेष प्रकार के कण (न्यूट्रिनो को छोड़कर) ज्यादातर कैलोरीमीटर में रुक जाते हैं। एस. एम. आर. डी. ब्रह्मांडीय किरणों के लिए एक प्रेरक के रूप में भी कार्य कर सकता है। अंत में, यह आसपास की दीवारों और चुंबक में ही किरण की अंतःक्रियाओं की पहचान करने में मदद कर सकता है। वैगैसी-बेबीमाइंड वैगैसी-बेबीमाइंड एक नया डिटेक्टर है जो आई. एन. जी. आर. आई. डी. और एन. डी. 280 डिटेक्टरों के बगल में स्थित है, जो न्यूट्रिनो अंतःक्रिया अध्ययन के लिए समर्पित है। इसने 2019/2020 शीतकालीन दौड़ के दौरान एक पूर्ण डिटेक्टर सेटअप का उपयोग करके पहला न्यूट्रिनो बीम डेटा प्रदान किया। डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई.-बेबीमाइंड में कई उप-डिटेक्टर होते हैंः दो नए जल-सिंटिलेटर डिटेक्टर (डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई., डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई. सिंटिलेटर बार की 3डी ग्रिड जैसी संरचना पानी से भरी खोखली गुहाएँ बनाती है। इस तरह की संरचना के लिए धन्यवाद, एक उच्च जल से सिंटिलेटर द्रव्यमान अनुपात प्राप्त किया गया था (80 प्रतिशत H2O + 20 प्रतिशत CH) और स्वीकृति उच्च है और सभी दिशाओं में लगभग स्थिर है। एक प्रोटॉन मॉड्यूल, INGRID डिटेक्टर के समान, जो सादे प्लास्टिक सिंटिलेटर (CH) बार से बना है, जो मुख्य CH लक्ष्य और कण ट्रैकर के रूप में कार्य करता है। दो वॉलएमआरडी (वॉल म्यूऑन रेंज डिटेक्टर) जो गैर-चुंबकीय म्यूऑन स्पेक्ट्रोमीटर हैं जो साइड जा रहे म्यूऑन का पता लगाने के लिए हैं। वे निष्क्रिय लोहे के विमानों से बने होते हैं जो सक्रिय सिंटिलेटर विमानों के साथ जुड़े होते हैं। एक बेबीमाइंड (प्रोटोटाइप मैग्नेटाइज्ड आयरन न्यूट्रिनो डिटेक्टर) जो आगे जा रहे म्यूऑन का पता लगाने के लिए एक चुंबकीय म्यूऑन स्पेक्ट्रोमीटर है। बेबीमाइंड एक सैंडविच जैसे चुंबकीय फेराइट मॉड्यूल के साथ जुड़े सिन्टिलेशन मॉड्यूल का एक मूल विन्यास खेलता है। चुंबकीय क्षेत्र को प्रयोग की विशेष आवश्यकताओं के अनुकूल बनाने के लिए मॉड्यूल को आसानी से पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है। चुंबकीय क्षेत्र केवल फेराइट के अंदर बनाया जाता है इसलिए यह चुंबकों की तुलना में बहुत शक्ति कुशल है जिन्हें एनडी280 की तरह अपने आसपास के खाली स्थानों को चुंबकित करना पड़ता है। हालांकि, म्यूऑन की यात्रा मात्रा पर चुंबकीय क्षेत्र सजातीय नहीं है, और यह गति पुनर्निर्माण के लिए अभी भी एक खुली चुनौती है। डिटेक्टरों में सभी सक्रिय सामग्री प्लास्टिक सिंटिलेटर से बनी होती है और इसे सिग्नल रीडआउट खंड में समझाया गया है। डब्ल्यूएजीएएससीआई-बेबीमाइंड डिटेक्टर का मुख्य लक्ष्य टी2के दोलन विश्लेषण में व्यवस्थित त्रुटि को कम करना है, जो एनडी280 डिटेक्टर के संबंध में इसकी पूरकता के कारण प्राप्त किया जाएगाः एनडी280 (80 प्रतिशत सीएच + 20 प्रतिशत एच2ओ) और एसके (शुद्ध एच2ओ) के बीच अलग-अलग लक्ष्य सामग्री हमें सीएच से एच2ओ क्रॉस-सेक्शन अनुमान को अलग करने के लिए क्रॉस-सेक्शन मॉडल पर भरोसा करने के लिए मजबूर करती है। डब्ल्यू. ए. जी. ए. एस. सी. आई. जल-प्रशीतक मॉड्यूल में पानी का अंश 80 प्रतिशत है जो पानी (एच2ओ) और प्लास्टिक (सीएच) के बीच आवेशित-वर्तमान न्यूट्रिनो क्रॉस-सेक्शन अनुपात को 3 प्रतिशत सटीकता के साथ मापने में सक्षम बनाता है। नया डिटेक्टर उच्च परिशुद्धता, कम गति सीमा और पूर्ण कोणीय स्वीकृति के साथ विभिन्न आवेशित-वर्तमान न्यूट्रिनो अंतःक्रिया चैनलों का माप प्रदान करेगा। ये उच्च कोणों पर उत्पादित कणों के लिए फ्लक्स और क्रॉस-सेक्शन मॉडल अनिश्चितताओं को बाधित करेंगे। ये परिसंपत्तियाँ 2 नाभिकों की बंधी अवस्थाओं के साथ न्यूट्रिनो की अंतःक्रिया में या न्यूट्रिनो द्वारा उत्पादित कणों के लक्ष्य नाभिक के अंदर पुनर्विक्रिया के माध्यम से उत्पादित कम गति वाले हैड्रॉन का पता लगाने में भी सुविधा प्रदान करेंगी, और इस प्रकार दूर डिटेक्टर में इस तरह की अंतःक्रियाओं का बेहतर प्रतिरूपण होगा। एन. डी. 280 और आई. एन. जी. आर. आई. डी. डिटेक्टरों के रूप में ग्रेफाइट लक्ष्य से 280 मीटर की समान दूरी पर, लेकिन डेढ़ डिग्री के एक अलग ऑफ-एक्सिस कोण पर, यह कारण बनता है कि न्यूट्रिनो बीम का ऊर्जा स्पेक्ट्रम डिटेक्टरों के अनुरूप प्रत्येक ऑफ-एक्सिस कोण के लिए अलग-अलग ऊर्जाओं के आसपास चरम पर है। इन डिटेक्टरों से माप का संयोजन न्यूट्रिनो क्रॉस-सेक्शन पर उनकी ऊर्जा के एक कार्य के रूप में एक बेहतर बाधा प्रदान करेगा। सुपर-कामियोकांडे सुपर-कामियोकांडे डिटेक्टर हिडा शहर के कामियोका क्षेत्र में माउंट इकेनो के नीचे मोजुमी खदान में 1000 मीटर भूमिगत स्थित है। यह लगभग 40 मीटर ऊंचाई और व्यास का एक इस्पात बेलनाकार टैंक है, जो 50,000 टन पानी से भरा हुआ है और लगभग 13,000 फोटोमल्टीप्लायर ट्यूबों (पीएमटी) से सुसज्जित है। यह इस माध्यम में प्रकाश की तुलना में तेजी से पानी में चलने वाले आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित चेरेंकोव प्रकाश के शंकु का पता लगाता है। इसका लक्ष्य क्रमशः और के आवेशित वर्तमान क्वासिलास्टिक इंटरैक्शन (सी. सी. क्यू. ई.) में उत्पादित म्यूऑन और इलेक्ट्रॉनों को मापना है। अपेक्षाकृत बड़े द्रव्यमान के कारण, म्यूऑन आमतौर पर अपनी दिशा नहीं बदलते हैं और इस प्रकार पीएमटी द्वारा एक स्पष्ट, तेज वलय के रूप में देखे गए चेरेंकोव प्रकाश के एक अच्छी तरह से परिभाषित शंकु का उत्पादन करते हैं। इसके विपरीत, इलेक्ट्रॉन, छोटे द्रव्यमान के कारण, प्रकीर्णन के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं और लगभग हमेशा विद्युत चुम्बकीय वर्षा का उत्पादन करते हैं, जिसे पी. एम. टी. द्वारा अस्पष्ट किनारों के साथ एक वलय के रूप में देखा जाता है। न्यूट्रिनो ऊर्जा की गणना सी. सी. क्यू. ई. अंतःक्रिया में उत्पादित आवेशित लेपटन की दिशा और ऊर्जा के आधार पर की जाती है। इस तरह, और स्पेक्ट्रा निर्धारित किए जाते हैं, जिससे म्यूऑन न्यूट्रिनो के गायब होने और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो की उपस्थिति के लिए प्रासंगिक दोलन मापदंडों की माप होती है। हिस्ट्री टी2के केईके से कामियोका (के2के) प्रयोग का उत्तराधिकारी है, जो 1999 से 2004 तक चला। के2के प्रयोग में, म्यूऑन न्यूट्रिनो की एक त्वरक किरण का उत्पादन सुकुबा (जापान) में केईके सुविधा में किया गया था और 250 किमी दूर स्थित सुपर-कामिओकांडे डिटेक्टर की ओर भेजा गया था। के2के प्रयोग के परिणामों ने 99.9985% (4.3 σ) के आत्मविश्वास स्तर पर म्यूऑन न्यूट्रिनो के गायब होने की पुष्टि की और वायुमंडलीय न्यूट्रिनो के लिए सुपर-कामिओकांडे डिटेक्टर द्वारा मापे गए दोलन मापदंडों के पिछले मापों के अनुरूप थे। न्यूट्रिनो बीमलाइन का निर्माण 2004 में शुरू हुआ और इसे 2009 में सफलतापूर्वक चालू किया गया। पूरे आई. एन. जी. आर. आई. डी. डिटेक्टर और अधिकांश एन. डी. 280 डिटेक्टर (विद्युत चुम्बकीय कैलोरीमीटर के बैरल भाग के बिना) का निर्माण 2009 में पूरा किया गया था। कैलोरीमीटर का लापता हिस्सा 2010 के पतन में स्थापित किया गया था। टी2के फार डिटेक्टर एक बड़ा सुपर-कामियोकांडे डिटेक्टर है, जो 1996 से चल रहा है और प्रोटॉन जीवनकाल और वायुमंडलीय, सौर और त्वरक न्यूट्रिनो के दोलनों का अध्ययन कर रहा है। टी2के प्रयोग ने जनवरी 2010 में भौतिकी विश्लेषण के लिए न्यूट्रिनो डेटा लेना शुरू किया, शुरू में एक अपूर्ण एनडी280 डिटेक्टर के साथ, और नवंबर 2010 से पूर्ण सेटअप के साथ शुरू हुआ। मार्च 2011 में महान टोहोकू भूकंप द्वारा डेटा लेने में एक साल के लिए बाधा आई थी। प्रोटॉन किरण की शक्ति, और इस प्रकार न्यूट्रिनो किरण की तीव्रता, लगातार बढ़ रही थी, जो फरवरी 2020 तक 515 किलोवाट की शक्ति और न्यूट्रिनो-मोड में 55 प्रतिशत डेटा और एंटीन्यूट्रिनो-मोड में 45 प्रतिशत के साथ 3.6x1021 प्रोटॉन के लक्ष्य पर संचित प्रोटॉनों की कुल संख्या तक पहुंच गई। भविष्य की योजनाएं टी2के प्रयोग 2020 तक वर्तमान रूप में संचालित हुआ। 2021 में सुपर-कामियोकंडे फार डिटेक्टर में लोड किए गए गैडोलिनियम के साथ पहला डेटा रन लिया गया था। 2021-2022 में न्यूट्रिनो बीमलाइन और एनडी280 नियर डिटेक्टर का एक बड़ा उन्नयन किया जाएगा। 2023 से 2026 तक न्यूट्रिनो डेटा को टी2के प्रयोग (टी2के-II) के दूसरे चरण के भीतर लिया जाएगा। 2027 में, टी2के प्रयोग के उत्तराधिकारी-हाइपर-कामिओकांडे (एचके) प्रयोग-को नए, 250,000 टन के पानी चेरेंकोव फार डिटेक्टर-हाइपर-कामिओकांडे डिटेक्टर के साथ लॉन्च किया जाएगा। एच. के. प्रयोग के लिए आसपास की दूरी पर एक अतिरिक्त मध्यवर्ती जल चेरेंकोव डिटेक्टर के निर्माण पर भी विचार किया जाता है। टी2के प्रयोग के टी2के-II चरण II के 2023 की शुरुआत में शुरू होने और 2026 तक चलने की उम्मीद है, जिसके बाद एचके प्रयोग की शुरुआत होगी। T2K-II के भौतिकी लक्ष्य क्रमशः 1.7° और 1 प्रतिशत की सटीकता के साथ दोलन मापदंडों θ23 और Δm का एक माप है, साथ ही न्यूट्रिनो क्षेत्र में 3 σ या उससे अधिक पदार्थ-एंटीमैटर विषमता की पुष्टि δCP के संभावित सही मूल्यों की एक विस्तृत श्रृंखला में-CP (पदार्थ-एंटीमैटर) विषमता के लिए जिम्मेदार पैरामीटर। इन लक्ष्यों की प्राप्ति के लिए सांख्यिकीय और व्यवस्थित त्रुटियों को कम करने की आवश्यकता होती है। इस प्रकार बीमलाइन और एन. डी. 280 डिटेक्टर का एक महत्वपूर्ण उन्नयन, फार डिटेक्टर में अनुमति/भेदभाव के लिए गैडोलिनियम के साथ एस. के. पानी का डोपिंग, साथ ही सॉफ्टवेयर और विश्लेषण विधियों में सुधार किया जाएगा। बीम उन्नयन योजना के लिए 2021 में जे-पी. ए. आर. सी. मुख्य रिंग त्वरक को एक साल के लिए बंद करने की आवश्यकता है, जिसके बाद एच. के. प्रयोग की शुरुआत तक प्रोटॉन बीम शक्ति में लगातार क्रमिक वृद्धि होती है। बीम पावर 2022 में 750 किलोवाट तक पहुंचनी चाहिए और फिर 2029 तक बढ़कर 1.3 मेगावाट हो जानी चाहिए। फरवरी 2020 में, प्रोटॉन बीम शक्ति प्रति पल्स 2.7x1014 प्रोटॉन के साथ 515 किलोवाट तक पहुंच गई और दालों के बीच 2.48 सेकंड (तथाकथित पुनरावृत्ति चक्र) के साथ। 750 किलोवाट तक पहुंचने के लिए, पुनरावृत्ति चक्र को 2.0x1014 प्रोटॉन प्रति पल्स के साथ घटाकर 1.32 सेकंड कर दिया जाएगा, जबकि 1.3 मेगावाट के लिए पुनरावृत्ति चक्र को और घटाकर 1.16 सेकंड करना होगा और प्रति पल्स प्रोटॉन की संख्या को बढ़ाकर 3.2x1014 करना होगा। प्राथमिक प्रोटॉन किरण शक्ति को बढ़ाने के अलावा, सींगों में धारा माध्यमिक कणों (पायंस, केऑन, आदि) को केंद्रित करती है। एक चयनित विद्युत आवेश के साथ भी 250 के. ए. से 320 के. ए. तक बढ़ाया जाएगा। इससे राइट-साइन न्यूट्रिनो (न्यूट्रिनो मोड बीम में न्यूट्रिनो और एंटी-न्यूट्रिनो मोड बीम में एंटी-न्यूट्रिनो) की मात्रा में 10 प्रतिशत की वृद्धि होगी और गलत-साइन न्यूट्रिनो (न्यूट्रिनो-मोड बीम में एंटी-न्यूट्रिनो और एंटी-न्यूट्रिनो मोड बीम में न्यूट्रिनो) की मात्रा में लगभग 5 - 10% की कमी आएगी। पुनरावृत्ति चक्र को कम करने के लिए हार्डवेयर उन्नयन की एक श्रृंखला की आवश्यकता होगी, जिसमें मुख्य रिंग बिजली आपूर्ति का एक बड़ा उन्नयन और फोकसिंग हॉर्न बिजली आपूर्ति का एक मामूली उन्नयन शामिल है, जो सभी 2021 में लंबे समय तक बंद रहने के दौरान स्थापित किए जाएंगे। हॉर्न धारा को बढ़ाने के लिए एक अतिरिक्त (तीसरा) हॉर्न बिजली आपूर्ति का उपयोग करने की आवश्यकता होगी। इस बीच, उच्च प्रोटॉन बीम शक्ति ग्रेफाइट लक्ष्य, चुंबकीय हॉर्न और बीम डंप जैसे द्वितीयक बीमलाइन घटकों की शीतलन क्षमता को बढ़ाने के साथ-साथ बड़ी मात्रा में विकिरणित शीतलन पानी के निपटान की मांग करती है। एन. डी. 280 का उन्नयन एन. डी. 280 डिटेक्टर का वर्तमान डिजाइन आगे जाने वाले लेप्टोन (म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन) का पता लगाने और पुनर्निर्माण के लिए अनुकूलित है, लेकिन इसमें कई सीमाएं भी हैं, जैसे कि परस्पर क्रिया करने वाले न्यूट्रिनो की दिशा के संबंध में लगभग लंबवत और पीछे उत्पादित कणों की कम पुनर्निर्माण दक्षता, साथ ही साथ उत्पादित पियॉन और नॉक-आउट न्यूक्लियन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) के एक बड़े हिस्से के पुनर्निर्माण के लिए बहुत अधिक गति सीमा। चार्ज्ड करंट क्वासी-इलास्टिक (सी. सी. क्यू. ई.) अंतःक्रियाओं में, डिटेक्टर के पास एन. डी. 280 में प्रमुख अंतःक्रिया, उत्पादित लेप्टॉन की गतिविज्ञान आने वाली न्यूट्रिनो ऊर्जा के पुनर्निर्माण में पर्याप्त है। हालाँकि, अन्य प्रकार के न्यूट्रिनो अंतःक्रियाएँ जिनमें अतिरिक्त कण (पायंस, केऑन, नाभिक) नष्ट हो गए थे, उन्हें सी. सी. क्यू. ई. के रूप में गलत तरीके से बनाया जा सकता है और पुनर्निर्मित न्यूट्रिनो ऊर्जा स्पेक्ट्रम में एक पूर्वाग्रह पेश किया जा सकता है। इस प्रकार, अतिरिक्त कणों और परमाणु प्रभावों के प्रति संवेदनशील होने के लिए डिटेक्टर को अनुकूलित करना आवश्यक है। इन मुद्दों को हल करने के लिए तीन मुख्य उपाय करने की आवश्यकता हैः डिटेक्टर को न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं की अंतिम स्थिति में नाभिकों का कुशलता से पता लगाने की आवश्यकता होती है। इसके लिए, पहचान की सीमा को कम करने की आवश्यकता है। ऊँचे कोण और पीछे की ओर जाने वाली पटरियों का अच्छी तरह से पुनर्निर्माण किया जाना चाहिए। यह समय की जानकारी का उपयोग करके कोणीय स्वीकृति और आगे जाने वाली पटरियों से पीछे के बीच भेदभाव की दक्षता को बढ़ाकर प्राप्त किया जाता है। अंत में, एन. डी. 280 डिटेक्टर के ट्रैकर भाग की कुल विश्वसनीय मात्रा (न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं के लिए उपलब्ध द्रव्यमान), जो एक बेहतर पुनर्निर्माण क्षमता के साथ विशेषता है, को न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं की दर बढ़ाने के लिए बड़ा करने की आवश्यकता है। एन. डी. 280 डिटेक्टर (एन. डी. 280 अपग्रेड) का उन्नयन पी. डी. डी. उप-डिटेक्टर के एक हिस्से को तीन प्रकार के नए उप-डिटेक्टरों से बदलकर इन आवश्यकताओं को पूरा करता है। मौजूदा डाउनस्ट्रीम भाग, जिसमें दो फाइन-ग्रेन सिंटिलेशन डिटेक्टर (एफ. जी. डी.) और तीन टाइम प्रोजेक्शन चैंबर्स (टी. पी. सी.) शामिल हैं, अपनी सैंडविच संरचना को बनाए रखेंगे और आगे जाने वाले लेप्टॉन और उच्च गति वाले हैड्रॉन का पता लगाना जारी रखेंगे। अपस्ट्रीम भाग जो अब पी0डी उप-डिटेक्टर को होस्ट करता है, उसे तीन नए उप-डिटेक्टरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगाः एक चमकदार 3डी लक्ष्य (सुपर फाइन-ग्रेन डिटेक्टर या सुपरएफजीडी), सुपरएफजीडी के ऊपर और नीचे दो नए टीपीसी (हाई-एंगल टीपीसी या एचएटीपीसी), और नई संरचना के आसपास छह टाइम-ऑफ-फ्लाइट (टीओएफ) डिटेक्टर। इनमें से प्रत्येक उप-डिटेक्टर का संक्षिप्त विवरण नीचे दिया गया है। एन. डी. 280 में नए उप-डिटेक्टरों की स्थापना 2022 में की जाएगी। सुपरएफजीडी एक डिटेक्टर है जिसमें लगभग 20 लाख 1 सेमी3 चमकदार पॉलीस्टीरिन क्यूब्स होते हैं। क्यूब्स को ऑप्टिकल फाइबर की एक श्रृंखला के साथ बुना जाता है जिसे लक्ष्य में बातचीत के दौरान उत्पादित कणों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वर्तमान एफ. जी. डी. के विपरीत, सुपर. एफ. जी. डी. में तीन गुना प्रोजेक्टिव 2डी रीडआउट है जो एक अर्ध-3डी रीडआउट प्रदान करता है। यह रीडआउट विन्यास सभी दिशाओं में लगभग समान रूप से छोटी पटरियों का पता लगाने को बढ़ाता है। अपनी ज्यामिति के कारण और टी. ओ. एफ. और एच. ए. टी. पी. सी. के साथ मिलकर, सुपर. एफ. जी. डी. में तेज-न्यूट्रॉन का पता लगाने की क्षमता है, जो एंटीन्यूट्रिनो ऊर्जा के पुनर्निर्माण में उपयोगी हो सकता है। एच. ए. टी. पी. सी. उच्च कोण समय प्रक्षेपण कक्ष (एच. ए. टी. पी. सी.) आने वाले न्यूट्रिनो किरण के लंबवत तल में सुपर एफ. जी. डी. को घेरेगा। उनका डिज़ाइन मौजूदा टी. पी. सी. के समान है, क्योंकि वे दोनों ट्रैक पुनर्निर्माण के लिए माइक्रोमेगास मॉड्यूल तकनीक का उपयोग करते हैं। एच. ए. टी. पी. सी. की मुख्य नवीन विशेषता, उनके उच्च कोण कवरेज के अलावा, प्रतिरोधी माइक्रोमेगास तकनीक का उपयोग है। उत्तरार्द्ध में माइक्रोमेगास मॉड्यूल की चार्ज-साझाकरण क्षमताओं को बढ़ाने के लिए प्रतिरोधी सामग्री की एक परत को लागू करना शामिल है। यह रीडआउट चैनलों की संख्या को कम करता है और एक स्थानिक संकल्प की अनुमति देता है जो वर्तमान टी. पी. सी. में एक के रूप में अच्छा है। एच. ए. टी. पी. सी. और सुपर. एफ. जी. डी. के आसपास के छह टाइम-ऑफ-फ्लाइट (टी. ओ. एफ.) डिटेक्टर प्लास्टिक सिंटिलेटर परतों की एक श्रृंखला है जिसे 600 पी. एस. के क्रम के समय संकल्प के साथ प्रत्येक क्रॉसिंग ट्रैक के लिए उड़ान के समय के माप के माध्यम से कण दिशा की पहचान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सक्रिय आंतरिक डिटेक्टरों के बाहर उत्पन्न पृष्ठभूमि को कम करने के लिए वास्तविक एन. डी. 280 में ट्रैक दिशा बोध निर्धारित करने की क्षमता महत्वपूर्ण साबित हुई है। न्यूट्रिनो ऑसिलेशन फिजिक्स पर प्रभाव टी2के में विश्लेषणों पर एन. डी. 280 उन्नयन का प्रभाव दोगुना होगा। सबसे पहले, 2 टन सुपरएफजीडी लक्ष्य के कारण आंकड़ों में वृद्धि से कुछ नमूनों में डेटा की मात्रा लगभग दोगुनी हो जाएगी। दूसरा और अधिक प्रासंगिक, नया विन्यास अतिरिक्त अंतिम अवस्था कणों का बेहतर पता लगाने की अनुमति देगाः कोणीय स्वीकृति में वृद्धि के कारण उच्च कोण कण, और कम पहचान सीमा के कारण कम ऊर्जावान कण। यह डिटेक्टर स्वीकृति सुधार फार डिटेक्टर (एस. के.) पर उपलब्ध लगभग उसी चरण स्थान को कवर करने के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, अंतिम अवस्था कण परमाणु प्रभावों की जांच करने की अनुमति देंगे जो दोलन विश्लेषण के व्यवस्थित प्रभावों को बाधित करने के लिए आवश्यक हैं। यह न्यूट्रिनो दोलन भौतिकी में अर्ध-समावेशी या अनन्य मॉडल का उपयोग करने के लिए संक्रमण में एक महत्वपूर्ण कदम है, जैसा कि वर्तमान समावेशी मॉडल के विपरीत है जो अपनी भविष्यवाणियों में केवल अंतिम अवस्था लेप्टॉन का उपयोग करते हैं। एसके-जीडी टी2के-चरण II के भीतर सुधार किया जाने वाला तीसरा तत्व सुपर-कामियोकंडे में गैडोलिनियम की शुरूआत है, जो अब तक अति-शुद्ध पानी से भरा हुआ था। एस. के. पंजीकृत कण के आवेश को मापने में सक्षम नहीं है। इसका मतलब है कि उत्पादित लेप्टॉन के आवेश के आधार पर न्यूट्रिनो को एंटीन्यूट्रिनो अंतःक्रिया से अलग करना संभव नहीं है। द्वारा उत्पादित किया जाता है)। (विरोधी) न्यूट्रिनो-न्यूक्लियस अंतःक्रियाओं में, एक आवेशित लेप्टॉन उत्पादन के अलावा, एक नाभिक आमतौर पर नाभिक से प्राप्त होता है। आवेश संरक्षण के कारण, न्यूट्रिनो के लिए यह ज्यादातर एक प्रोटॉन है और एंटीन्यूट्रिनो के लिए-एक न्यूट्रॉनः + → + + → +। चेरेंकोव ऊर्जा सीमा (चेरेंकोव प्रकाश का उत्पादन करने के लिए एक आवेशित कण की न्यूनतम कुल ऊर्जा) कण द्रव्यमान के समानुपाती है, और पानी में यह इलेक्ट्रॉनों के लिए 0.8 एमईवी, म्यूऑन के लिए 160 एमईवी और प्रोटॉन के लिए 1400 एमईवी के बराबर है। इस प्रकार, न्यूट्रिनो अंतःक्रियाओं में जारी प्रोटॉन अक्सर सीमा से नीचे गिर जाते हैं और अज्ञात रहते हैं। न्यूट्रॉन, एक तटस्थ कण के रूप में, चेरेंकोव प्रकाश का उत्पादन नहीं करता है। हालांकि, इसे एक अन्य नाभिक द्वारा अवशोषित किया जा सकता है, जो एक उत्तेजित अवस्था में चला जाता है और उत्तेजना के दौरान गामा किरणों का उत्पादन करता है। उच्च ऊर्जा वाले फोटॉन (गैडोलीनियम के लिए उनकी कुल ऊर्जा लगभग 8 एमईवी है) एक परमाणु से इलेक्ट्रॉनों को बिखेरते हैं और/या इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े का उत्पादन करते हैं, जो फिर चेरेंकोव प्रकाश का उत्पादन करते हैं। गैडोलिनियम एक प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला तत्व है जिसका थर्मल ऊर्जा पर न्यूट्रॉन को पकड़ने पर उच्चतम क्रॉस-सेक्शन होता है। 25 एम. ई. वी. न्यूट्रॉन के लिए, गैडोलिनियम के लिए क्रॉस-सेक्शन हाइड्रोजन की तुलना में लगभग 105 गुना अधिक है। एस. के. में न्यूट्रॉन का अंश जो पकड़ा जाएगा वह 0.01% जी. डी. सांद्रता के लिए 50 प्रतिशत और 0.01 प्रतिशत सांद्रता के लिए 90 प्रतिशत है-एस. के. में नियोजित अंतिम जी. डी. सांद्रता। न्यूट्रॉन ग्रहण से संकेत आवेशित लेप्टॉन संकेत के संबंध में मिलीसेकंड के एक अंश से विलंबित होता है (वह समय जब न्यूट्रॉन ग्रहण करने से पहले पानी के पार यात्रा करता है और वह समय जब जीडी उत्तेजित अवस्था में रहता है) और आमतौर पर न्यूट्रिनो अंतःक्रिया बिंदु से 50 सेमी (ग्रहण करने से पहले न्यूट्रॉन द्वारा तय की गई दूरी) की दूरी के भीतर दिखाई देता है। इस तरह की दोहरी फ़्लैश घटना (आवेशित लेप्टॉन से पहला फ़्लैश, जी. डी. डीएक्साइटेशन फोटॉन से दूसरा फ़्लैश) एक एंटीन्यूट्रिनो अंतःक्रिया का संकेत है। एस. के. के पानी में 13 टन जी. डी. 2 (एस. ओ. 4) 3·8 (गैडोलिनियम (III) सल्फेट ऑक्टाहाइड्रेट) की पहली लोडिंग जुलाई-अगस्त 2020 में की गई थी और इससे जी. डी. की% सांद्रता हो गई थी। टी2के ने मार्च-अप्रैल 2021 में एसके में जीडी के साथ अपना पहला डेटा एकत्र किया। गैडोलीनियम-डोप्ड पानी का उपयोग दूरस्थ सुपरनोवा न्यूट्रिनो का अध्ययन करने की अनुमति देगा, जिसके लिए एस. के. में सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील हैं लेकिन अन्य स्रोतों से न्यूट्रिनो से अभी तक अप्रभेद्य थे। यह हमारी आकाशगंगा में सुपरनोवा विस्फोटों के लिए डिटेक्टर प्रदर्शन में भी सुधार करेगा और त्वरक न्यूट्रिनो दोलनों में बेहतर पदार्थ-एंटीमैटर अंतर का अध्ययन करेगा। हाइपर-कामियोकंडे प्रयोग टी2के प्रयोग का उत्तराधिकारी, हाइपर-कामियोकंडे (एचके) प्रयोग, वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले त्वरक और न्यूट्रिनो बीमलाइन की उन्नत प्रणाली और निकट डिटेक्टर के उन्नत सेट का उपयोग करेगा। इसके अलावा, एक नया फार डिटेक्टर, हाइपर-कामिओकांडे डिटेक्टर और संभवतः एक नया इंटरमीडिएट डिटेक्टर भी बनाया जाएगा। टी2के प्रयोग के दूसरे चरण की शुरुआत से पहले बीम से संबंधित उन्नयन कार्यों और एनडी280 डिटेक्टर के उन्नयन का एक हिस्सा किया जाएगा। एच. के. प्रयोग के वर्ष 2027 के आसपास शुरू होने की उम्मीद है। हाइपर-कामियोकांडे डिटेक्टर हाइपर-कामियोकांडे डिटेक्टर एक वाटर चेरेंकोव डिटेक्टर होगा, जो सुपर-कामियोकांडे डिटेक्टर से 5 गुना बड़ा (258 टन पानी) होगा। यह व्यास और ऊंचाई का एक सिलेंडर होगा जिसमें व्यास की 40000 फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब और व्यास की 6700 फोटोमल्टिप्लायर ट्यूब होंगी। यह तोचिबोरा खदान में सुपर-कामिओकांडे डिटेक्टर से दक्षिण में, निजुगो पर्वत की चोटी के नीचे, न्यूट्रिनो बीम केंद्र के समान ऑफ-एक्सिस कोण (2.5°) पर और जे-पी. ए. आर. सी. में बीम उत्पादन स्थान से समान दूरी () पर स्थित होगा। एच. के. डिटेक्टर का निर्माण 2020 में शुरू हुआ और 2027 में डेटा संग्रह की शुरुआत होने की उम्मीद है। मध्यवर्ती जल चेरेंकोव मध्यवर्ती जल चेरेंकोव डिटेक्टर (आई. डब्ल्यू. सी. डी.) न्यूट्रिनो उत्पादन स्थल से कुछ दूरी पर स्थित होगा। यह व्यास और ऊंचाई के पानी से भरा एक सिलेंडर होगा जिसमें एक व्यास की लगभग 3000 फोटोमल्टीप्लायर ट्यूबों के साथ एक लंबी संरचना होगी। संरचना को एक क्रेन प्रणाली द्वारा ऊर्ध्वाधर दिशा में ले जाया जाएगा, जो विभिन्न ऑफ-एक्सिस कोणों पर न्यूट्रिनो इंटरैक्शन का माप प्रदान करता है, जो 1° से 4° तक फैला हुआ है, और इस प्रकार विभिन्न ऊर्जा स्पेक्ट्रा के लिए। विभिन्न ऑफ-एक्सिस कोणों से परिणामों को मिलाकर न्यूट्रिनो ऊर्जा के पुनर्निर्माण के लिए न्यूट्रिनो इंटरैक्शन के सैद्धांतिक मॉडल पर भरोसा किए बिना लगभग मोनोक्रोमैटिक न्यूट्रिनो स्पेक्ट्रम के लिए परिणाम निकालना संभव है। लगभग एक ही कोणीय और गति स्वीकृति के साथ दूर डिटेक्टर के रूप में एक ही प्रकार के डिटेक्टर का उपयोग डिटेक्टर प्रतिक्रिया सिमुलेशन पर भरोसा किए बिना इन दो डिटेक्टरों के परिणामों की तुलना करने की अनुमति देता है। ये दो तथ्य, न्यूट्रिनो अंतःक्रिया और डिटेक्टर प्रतिक्रिया मॉडल से स्वतंत्रता, दोलन विश्लेषण में व्यवस्थित त्रुटि को कम करने में सक्षम होंगे। डिटेक्टर के इस तरह के डिजाइन के अतिरिक्त लाभ विभिन्न ऑफ-एक्सिस कोणों के लिए स्टेराइल ऑसिलेशन पैटर्न की खोज करने और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो इंटरैक्शन का एक स्वच्छ नमूना प्राप्त करने की संभावना है, जिसका अंश बड़े ऑफ-एक्सिस कोण के लिए बड़ा है। यह योजना बनाई गई है कि आई. डब्ल्यू. सी. डी. को 2024 में अंतिम रूप दिया जाएगा और एच. के. प्रयोग शुरू करने से पहले 2025 से डेटा लेना शुरू कर दिया जाएगा। यह भी देखें कामियोका वेधशाला टिप्पणियाँ संदर्भ बाहरी लिंक T2K प्रयोग आधिकारिक वेबसाइट सुपर-कामियोकांडे आधिकारिक वेबसाइट सुपर-कामियोकांडे रियलटाइम मॉनिटर न्यूट्रिनो भौतिकी-T2K प्रयोग-यूट्यूब जापान की बड़ी भौतिकी के अंदर। भाग एकः सुपर कामियोकांडे-यूट्यूब त्वरक न्यूट्रिनो प्रयोग जापान में विज्ञान और प्रौद्योगिकी CERN प्रयोग स्थिर-लक्ष्य प्रयोग