„Изключително вълнуваща“ аномалия, открита в голям експеримент, може да бъде огромна новина за физиката

Странна разлика между теоретичните очаквания и експерименталните резултати в a Голям изследователски проект за неутрино Това може да е знак за неуловим „стерилно“ неутрино – много тиха частица, която може да бъде открита само от тишината, която оставя след себе си.

Това не е първият път, когато виждаме аномалии, както и предишни експериментални данни, предполагащи нещо странно в света на изследванията на неутрино. Този път той беше открит в Баксанския експеримент за стерилни трансформации (BEST).

Ясни доказателства за хипотетични стерилни неутрино биха могли да предоставят на физиците мощен кандидат за снабдяване на мистериозната вселена тъмна материя. От друга страна, това може просто да е резултат от проблем с парадигмите, използвани за описване на специфично поведение от старата школа неутрино.

Което също може да представлява важен момент в историята на физиката.

„Резултатите са много вълнуващи,“ казва Физикът от Националната лаборатория в Лос Аламос Стив Елиът.

„Това със сигурност потвърждава аномалиите, които сме виждали в предишни експерименти. Но какво означава това не е ясно. Сега има противоречиви резултати за стерилни неутрино. Ако резултатите показват, че основната ядрена или атомна физика е неразбрана, това би било много интересно също.“

Въпреки че се нареждат сред най-разпространените частици във Вселената, известно е, че неутрино са трудни за улавяне. Когато имате едва маса, без електрически заряд и разпознавате съществуването си само чрез слабата ядрена сила, е лесно да се промъкнете безпрепятствено през най-плътната материя.

Призрачното движение на неутриното не е единственото му интересно качество. Квантовата вълна на всяка частица се преобразува, докато излита, осцилирайки между различни „вкусове“, които отразяват резонанса на отрицателно заредените частици – електрон, мюон и тау.

Изследвания върху трептенията на неутрино в Националната лаборатория на САЩ в Лос Аламос през 90-те години Забелязах пропуски във времето на това обръщане, което остави място за четвърти вкус, който няма да се появи като вълна в слабия ядрен домейн.

Скрит в мълчание, стерилният вкус на неутрино ще бъде очевиден само от кратка пауза в техните взаимодействия.

BEST е защитен от източници на космически неутрино под една миля скали в руските Кавказки планини. Той разполага с двукамерен резервоар с течен галий, който търпеливо събира неутрино, излъчвани от радиоактивното хромово ядро.

След като измерят колко галий се е превърнал в германиев изотоп във всеки резервоар, изследователите могат да работят назад, за да определят броя на директните сблъсъци с неутрино, докато те осцилират през електронния аромат.

Подобно на „галиевата аномалия“ от експеримента в Лос Аламос, изследователите преброиха една пета до една четвърт по-малко германий от очакваното, което показва дефицит в очаквания брой електронни неутрино.

Това не означава със сигурност, че неутрините за кратко са приели стерилен вкус. Много други търсения на слабо малки частици се появяват с празни ръце, оставяйки отворена възможността моделите, използвани за прогнозиране на преходи, да са донякъде подвеждащи.

Това не е нещо лошо само по себе си. Корекциите в основната рамка на ядрената физика биха могли да имат значителни последици, потенциално разкриващи пропуски в Стандартна форма Което може да доведе до обяснения за някои от големите загадки, оставащи в науката.

Ако това наистина е признак на стерилно неутрино, най-накрая може да имаме доказателства за материя в огромни количества, но тя образува само гравитационно платно в тъканта на космоса.

Дали това е сборът от тъмна материя или само част от нейния пъзел зависи от по-нататъшни експерименти с по-призрачни частици.

Това изследване е публикувано в Писма за преглед по физика И на физически преглед c.