В джунглата на елементарните частици ловът на стерилни неутрино Evenimentul Zilei
Автор: Cătălina Oana Curceanu/Дата на публикуване: 16-08-2020 10:08
В търсенето на стерилни неутрино, тези, които биха взаимодействали само чрез гравитация с материя и следователно с други неутрино, беше постигнат нов успех: експериментите MINOS + и Daya Bay поставиха най-строгите граници за съществуването на този тип неутрино до момента.
Нетрините са елементарни частици, които са част от Стандартния модел на физиката на частиците; те нямат електрически заряд, взаимодействат слабо с материята и се намират в три различни форми: електронни, мюонни и тауонни неутрино. Неутрините могат да пътуват през огромни количества материя, цялата планета
например, без взаимодействие с материята. Поради тази причина тяхното проучване изисква огромни детектори, които съдържат възможно най-много материя.
Сега е известно, че неутрино имат маса, това е много малко и досега не е било възможно да се измери.
Неутрино претърпяват изключително интересен квантов процес: т. Нар. Трептене - тоест той се трансформира от един тип неутрино в друг тип, докато се разпространява; по този начин, неутрино, което тръгва по пътя си, че мюонните неутрино могат да достигнат детектор, който електронно или тауонно неутрино.
Измерването на това трептене дава изключително важна информация за неутрино. Предишни експерименти, като LSND в Националната лаборатория в Лос Аламос и MiniBooNE във Фермилаб, бяха стигнали до заключението, че има нещо странно в неутринните трептения: излишък от електронни неутрино, които ще бъдат
родени от трептенето на мюонни неутрино.
За да обяснят този излишък, но и по други причини, изследователите предложиха съществуването на така наречените стерилни неутрино; те си взаимодействат помежду си
частици само чрез гравитационно взаимодействие и известни неутрино могат да се превърнат в стерилни неутрино и обратно, обяснявайки наблюдаваните аномалии.
Два нови експеримента извършиха прецизни измервания на неутринните трептения; става въпрос за MINOS + и Daya Bay. MINOS + измерва изчезването на мюонни неутрино, произведени във Fermilab, след като те се разпространяват на 735 км под земята с помощта на детектор на частици в
Минесота.
Дая Бей използва 8 детектора в Китай за измерване на изчезването на електронни неутрино, излъчвани от шест ядрени реактора.
Двата експеримента обединиха усилията си за търсене на стерилни неутрино, но не откриха нищо. Резултатите бяха публикувани наскоро в статия в списанието Physical Review Letters.
Дори и да не откриха следи от стерилни неутрино, двете колаборации успяха да поставят нови граници на възможното съществуване на тази мистериозна частица. Следователно изглежда, че аномалиите, наблюдавани от LSND
и MiniBooNE не се дължат на стерилни неутрино; това може да са експериментални грешки или нови явления, които все още не сме открили.
Новите ограничения за стерилни неутрино са важни от няколко гледни точки. Този тип частици, ако съществува, може да бъде част от категорията на тъмната материя, която изглежда доминира във Вселената и определя как галактиките се формират и еволюират. Тъмната материя би
тя може да бъде съставена от поредица от частици, като нормална материя, включително стерилни неутрино, които в зависимост от масата си могат да допринесат повече или по-малко за „теглото“ на тъмната материя във Вселената.
Въз основа на новите ограничения, наложени върху съществуването на стерилни неутрино, двата експеримента, но и други, ще продължат лова в тази джунгла на елементарни частици, където стерилните неутрино все още могат да се скрият.
Изследването на неутрино е изключително интересно и важно: сред частиците, които са част от Стандартния модел, са може би най-интересните и биха могли да ни накарат да разгадаем много загадки, включително тези, свързани с тъмната Вселена.
Статия, написана от Каталина Оана Курчану, първи изследовател в областта на физиката на елементарните частици и ядрената физика, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Рим, Италия) и сътрудник на Scientia.ro
Нашите препоръки
Нику Чаушеску навърши 16 години на 1 септември 1967 г., а в края на месеца Николае Пенеш,