NOvA实验以使用费米实验室加速器的粒子束测量中微子振荡而闻名

NOvA实验以使用费米实验室加速器的粒子束测量中微子振荡而闻名，它一直将目光投向天空，研究从超新星到磁单极子的各种现象。很大程度上要归功于现代计算功能，研究人员可以同时收集和分析这些主题的数据以及美国能源部Fermilab所在地的初级中微子程序的数据。

NOvA研究的最戏剧性的天体物理学现象是超新星。当一颗巨大的恒星崩溃时，它会在中微子爆发时释放其99%的能量。其余1%成为可见的超新星，其亮度足以超过整个星系。尽管中微子比光子(称为光子)携带的能量要多得多，但难以捉摸的中微子却很难观察到。每年发现数百个可见光超新星，但是自中微子探测器时代来临以来，只有一个足够近，足以通过中微子签名：SN 1987A在我们银河系的卫星星系中看到。

NOvA的粒子探测器(费米实验室的近探测器和明尼苏达州北部的远探测器)都能够探测超新星产生的中微子。每个超新星-中微子的信号看起来都比加速器产生的中微子束的信号小得多，但是仍然可以观察到。如果要在我们的银河系中诞生超新星，NOvA的14,000吨远探测器将在几秒钟的爆发中看到数千个中微子，而300吨近探测器将发现数十个。

在即将出版的《宇宙学与天体物理学杂志》上的一篇新论文中，NOvA协作描述了将用于触发此类爆发的系统。由于附近超新星的稀有性和中微子数据的高价值，NOvA使用了多个冗余系统来确保收集超新星数据。除了对自己的数据中的中微子爆发进行连续实时搜索外，NOvA还订阅了超新星预警系统或SNEWS，这是一个中微子实验网络，当它们中的任何两个看到类似超新星活动时，都会相互发出警报。同一时间。当观测到引力波事件时，NOvA还订阅LIGO / Virgo合作机构发送的警报，并将每个事件都视为潜在的有趣数据源。由于引力波天文学是全新的，

说明多数人的最简单的模型重力波事件-黑洞在合并真空不能预测的颗粒排放。但是，如果黑洞在气态介质中融合，粒子将被加速，从而可能导致可观察到的信号。其他解释某些引力波事件的更奇特的替代模型也可能产生NOvA可见的粒子爆发。

可能触发NOvA的另一种情况是身份错误的情况，其中超新星被错误地识别为黑洞引力波事件。这项合作对NOvA可见的任何发射进行了搜索，范围从超新星状的中微子到大到足以照亮整个远探测器的高能粒子阵雨。到目前为止，利用截至2019年中期的两打重力波事件，NOvA尚未发现任何信号的迹象。结果出现在Physical Review D中。NOvA将继续检查所报告的事件。随着重力波探测器的功能在未来几年内将迅速提高，将有更多的机会参与新发现。

在离家较近的地方，NOvA的地下近距离探测器已用于检查地下宇宙射线μ子的季节性变化。宇宙射线是来自外太空的粒子，不断从天上降下。它们在高层大气中与粒子碰撞，产生介子。mu子的数量受大气条件的影响，夏季到达地下探测器的mu子的总数更高。夏天的密度较小的大气层有利于μ子的产生，而冬天的密度较高的大气层往往会降低μ子母粒的能量。NOvA是继其前身MINOS之后的第二个实验，它观察到当计算同时到达的成对μ对子(而不是单个μ子)时，这种季节性相关性被翻转了。

NOvA还使用其大型远距离探测器寻找其他奇异的宇宙现象。在关于arXiv的新论文中，合作报告了对磁性单极子的搜索。这些假设的粒子带有一个单一的电荷-北极或南极，但不能同时存在。从未观察到，单极子的存在将有助于将物理学中的基本理论联系在一起，并为描述电磁学的麦克斯韦方程式带来令人满意的对称性。磁单极子可能是宇宙射线的稀有成分，而NOvA远探测器是一种功能非常强大的宇宙射线探测器，能够观察详细的粒子轨迹。与大多数以前的中微子探测器和许多以前的单极子探测器不同，它不在地下。这意味着，如果单极子的速度相对较慢且较轻，则它们将达到NOvA，这与先前搜索中使用的检测器不同。使用少量早期数据，NOvA研究人员在从未搜索到的质量范围内搜索了单极子。他们没有看到任何东西，因此排除了大量的轻质单极子。他们将检查更多数据以收紧这些限制，或者也许只是发现难以捉摸的粒子。

大自然的宇宙加速器继续为NOvA合作研究提供有趣的物理学。