«Очень захватывающая» аномалия, обнаруженная в крупном эксперименте, может стать огромной новостью для физики

Странный разрыв между теоретическими предсказаниями и экспериментальными результатами в крупном исследовательском проекте нейтрино может быть признаком неуловимого «стерильного» нейтрино — частицы настолько тихой, что ее можно обнаружить только по тишине, которую она оставляет после себя.

Аномалия наблюдается не в первый раз, добавляя к предыдущим экспериментальным данным намеки на что-то странное в мире нейтринных исследований. На этот раз оно было обнаружено в ходе Баксанского эксперимента по стерильным переходам (BEST).

Недвусмысленное свидетельство гипотетического стерильного нейтрино могло бы дать физикам надежного кандидата на роль загадочного источника темной материи во Вселенной. С другой стороны, все может просто сводиться к проблеме в моделях, используемых для описания причудливого поведения нейтрино старой школы.

Что также станет важным моментом в истории физики.

«Результаты очень захватывающие», — говорит физик Лос-Аламосской национальной лаборатории Стив Эллиотт.

«Это определенно подтверждает аномалию, которую мы наблюдали в предыдущих экспериментах. очевидно. В настоящее время имеются противоречивые результаты о стерильных нейтрино. Если результаты показывают, что фундаментальная ядерная или атомная физика неправильно понимается, это тоже было бы очень интересно.»

Несмотря на то, что они входят в число самых распространенных частиц в Вселенной, нейтрино, как известно, трудно поймать. Когда у вас почти нет массы, нет электрического заряда и вы сообщаете о своем присутствии только благодаря слабому ядерному взаимодействию, легко беспрепятственно проскользнуть даже через самые плотные материалы.

Призрачное движение нейтрино это не единственное его интересное качество. Квантовая волна каждой частицы трансформируется по мере ее движения, колеблясь между характерными «ароматами», которые перекликаются с их отрицательно заряженными собратьями-частицами — электроном, мюоном и тау.

Исследования осцилляций нейтрино в Лос-Аламосе, США Национальная лаборатория в 1990-х годах заметила пробелы во времени этого переключения, которые оставляли место для четвертого аромата, который не вызвал бы даже пульсации в слабом ядерном поле.

Под покровом тишины , стерильный аромат нейтрино будет заметен только через короткую паузу в его взаимодействиях.

BEST защищен от источников космических нейтрино под милей камня в горах Кавказа в России. Он оснащен двухкамерным резервуаром с жидким галлием, который терпеливо собирает нейтрино, извергающиеся из ядра облученного хрома.

После измерения количества галлия, который превратился в изотоп германия в каждом резервуаре, исследователи могли работать назад, чтобы определить количество прямых столкновений с нейтрино, когда они колебались за счет своего электронного аромата.

Подобно собственной «аномалии галлия» эксперимента в Лос-Аламосе, исследователи подсчитали, что германия от одной пятой до четверти меньше, чем ожидалось, намекая на дефицит ожидаемого количества электронных нейтрино.

Это не означает с уверенностью, что нейтрино ненадолго приобрели стерильный вкус. Многие другие поиски бледной маленькой частицы не увенчались успехом, оставляя открытой возможность того, что модели, используемые для предсказания трансформаций, на каком-то уровне вводят в заблуждение.

Это само по себе неплохо. Исправления в базовой структуре ядерной физики могут иметь значительные последствия, потенциально обнаруживая пробелы в Стандартной модели, что может привести к объяснению некоторых из остающихся больших загадок науки.

Если это действительно признак стерильного нейтрино , мы могли бы, наконец, получить доказательства существования материала, который существует в огромных количествах, но создает лишь гравитационную ямку в ткани пространства.

Будь то сумма темной материи или просто часть ее головоломки зависит от дальнейших экспериментов с самыми призрачными частицами-призраками.

Это исследование было опубликовано в журналах Physics Review Letters и Physical Review C.