Dziwna luka między oczekiwaniami teoretycznymi a wynikami eksperymentalnymi w Duży projekt badawczy dotyczący neutrin Może to być oznaką nieuchwytnego „sterylnego” neutrina – bardzo cichej cząstki, którą można wykryć tylko po ciszy, jaką pozostawia po sobie.
To nie pierwszy raz, kiedy widzimy anomalie, podobnie jak wcześniejsze dane eksperymentalne sugerujące coś dziwnego w świecie badań neutrin. Tym razem odkryto go w eksperymencie Baksan na transformacjach sterylnych (BEST).
Wyraźne dowody na istnienie hipotetycznych sterylnych neutrin mogą dostarczyć fizykom potężnego kandydata do zasilania tajemniczego wszechświata Ciemna materia. Z drugiej strony może to po prostu prowadzić do problemu z paradygmatami używanymi do opisu osobliwych zachowań starej szkoły neutrina.
Co również stanowiłoby ważny moment w historii fizyki.
„Wyniki są bardzo ekscytujące” Mówi Fizyk z Narodowego Laboratorium Los Alamos Steve Elliott.
„To z pewnością potwierdza anomalie, które widzieliśmy w poprzednich eksperymentach. Ale co to oznacza nie jest jasne. Istnieją obecnie sprzeczne wyniki dotyczące sterylnych neutrin. Jeśli wyniki wskazują, że podstawowa fizyka jądrowa lub atomowa jest niezrozumiana, byłoby to bardzo interesujące , także.”
Pomimo tego, że zaliczają się do najliczniejszych cząstek we wszechświecie, wiadomo, że neutrina są trudne do wychwycenia. Kiedy masz ledwie masę, brak ładunku elektrycznego i o swojej egzystencji informujesz jedynie dzięki słabej sile jądrowej, łatwo jest bez przeszkód prześlizgnąć się przez najgęstszą materię.
Widmowy ruch neutrina to nie tylko jego intrygująca cecha. Fala kwantowa każdej cząstki zmienia się podczas startu, oscylując między różnymi „smakami”, które odzwierciedlają rezonans ujemnie naładowanych cząstek – elektronu, mionu i tau.
Badania nad oscylacjami neutrin w Amerykańskie Narodowe Laboratorium Los Alamos w latach 90. Zauważyłem luki w czasie tego flipa, które pozostawiały miejsce na czwarty smak, taki, który nie pojawiałby się jak fala w słabej domenie jądrowej.
Ukryty w ciszy sterylny posmak neutrin będzie widoczny tylko po krótkiej przerwie w ich interakcjach.
BEST jest chroniony przed kosmicznymi źródłami neutrin pod kilometrową skałą w rosyjskich górach Kaukazu. Zawiera dwukomorowy zbiornik ciekłego galu, który cierpliwie zbiera neutrina emitowane z radioaktywnego chromowego rdzenia.
Po zmierzeniu, ile galu zamieniło się w izotop germanu w każdym zbiorniku, naukowcy mogą pracować wstecz, aby określić liczbę bezpośrednich zderzeń z neutrinami, gdy oscylują one w posmaku elektronów.
Podobnie jak w przypadku „anomalii galowej” eksperymentu Los Alamos, naukowcy policzyli od jednej piątej do jednej czwartej germanu mniej niż oczekiwano, co wskazuje na deficyt oczekiwanej liczby neutrin elektronowych.
Nie oznacza to z całą pewnością, że neutrina na krótko przyjęły sterylny smak. Wiele innych poszukiwań słabo małych cząstek pojawia się z pustymi rękami, pozostawiając otwartą możliwość, że modele używane do przewidywania przejść są nieco mylące.
To nie jest złe samo w sobie. Poprawki w podstawowych ramach fizyki jądrowej mogą mieć znaczące konsekwencje, potencjalnie ujawniając luki w Forma standardowa Co może prowadzić do wyjaśnień niektórych wielkich tajemnic pozostających w nauce.
Jeśli rzeczywiście jest to oznaka sterylnego neutrina, możemy w końcu mieć dowody na istnienie materii w ogromnych ilościach, ale tworzy ona jedynie płótno grawitacyjne w strukturze przestrzeni.
To, czy jest to suma ciemnej materii, czy tylko element jej układanki, zależy od dalszych eksperymentów z bardziej upiornymi cząstkami.
To badanie zostało opublikowane w Listy z recenzjami fizyki A przegląd fizyczny c.
