JAV „Fermi National Accelerator Laboratory“ (Fermilabe) įrengtas autobuso dydžio neutrinų detektorius iš naujo patikrino ankstesniuose bandymuose aptiktas vadinamųjų steriliųjų neutrinų anomalijas. Vienas iš duomenų interpretavimo modelių rodo, kad šie matavimai steriliojo neutrinio egzistavimo nepatvirtina, tačiau visiškai neatmeta galimybės, jog reikalingi tolesni tyrimai.
Sterilieji neutrinai – hipotetiniai dešiniarankiai leptonai, kurie, kaip manoma, sąveikauja tik per gravitaciją. Jie būtų ketvirtoji neutrinų rūšis greta aktyviųjų neutrinų: elektroninių, miuoninių ir taoninių, sąveikaujančių per silpnąsias sąveikas.
Nors sterilieji neutrinai iki šiol tiesiogiai neaptikti, jie buvo siūlomi kaip galimas kai kuriuose eksperimentuose pastebėtų neatitikimų paaiškinimas. Taip pat jie siejami su neutrinų masės kilmės aiškinimu ir net svarstomi kaip viena iš tamsiosios materijos kandidatų versijų. Vis dėlto, išanalizavusi daugelio metų matavimus, „MicroBooNE“ komanda paskelbė, kad steriliojo neutrinio egzistavimo galimybė atmetama 95 proc. patikimumo lygiu.
Ankstesnių eksperimentų anomalijos
Neutrinai tiriami leidžiant juos per švytinčias (scintiliacines) medžiagas ir fiksuojant jų sąveikas. Pagal užregistruotus signalus atkuriama dalelių trajektorija ir nustatomas sąveikos pobūdis. Remdamiesi Standartiniu modeliu, tyrėjai apskaičiuoja, kiek įvykių turėtų būti užfiksuota, o skirtumas tarp prognozuojamo ir stebimo skaičiaus leidžia svarstyti, ar galėtų egzistuoti sterilusis neutrinas.
Ankstesniuose bandymuose ne kartą buvo pastebėti panašūs neatitikimai. 1995 m. Los Alamose vykusiame eksperimente buvo aptiktas perteklinis elektroninių antineutrinų kiekis. Po daugelio metų projekte „MiniBooNE“ taip pat užfiksuotas elektroninių neutrinų perteklius.
Vėliau Rusijoje vykdytame BEST eksperimente buvo naudotas 50 tonų skysto galio rezervuaras. Jame pastebėtas germanio kiekio trūkumas buvo aiškinamas tuo, kad elektroniniai neutrinai sąveikavo su galio branduoliais.
Vis dėlto sterilusis neutrinas išlieka neaptiktas ir iki šiol yra teorinė, eksperimentais nepatvirtinta dalelė.
Kas yra „MicroBooNE“ projektas?
„MicroBooNE“ laikomas „MiniBooNE“ projekto tęsiniu. Jame naudojamos dvi pluošto linijos, kuriomis neutrinai nukreipiami į detektorių. Pirmoji – NuMI – yra 680 metrų ilgio, antroji – BNB – 470 metrų ilgio. Skirtingos linijos užtikrina skirtingų energijų neutrinų srautus, todėl detektoriuje registruojami skirtingi sąveikų tipai.
Analizuodami abiejų pluoštų duomenis, tyrėjai BNB linijoje pastebėjo elektroninių neutrinų trūkumą, o NuMI linijoje tokio trūkumo neužfiksavo.
„Šis pirmasis tokio tipo dviejų pluoštų matavimas yra kelrodė naujas rezultatas, kuris smarkiai apriboja parametrų sritį, kurioje galėtų egzistuoti sterilusis neutrinas“, – teigė fizikė ir „MicroBooNE“ komandos vadovė Sowjanya Gollapinni.
Mokslininkų teigimu, galimi keli paaiškinimai: neutrinai gali osciliuoti į daugiau nei vieną neutrinų rūšį, arba čia gali veikti dar iki galo nesuprasta nauja fizika. Siekdami tai patikrinti, tyrėjai daug vilčių sieja su naujais detektorių projektais: 110 ir 600 metrų bazės skysto argono detektoriais „Short Baseline Neutrino Program“ programoje bei „Deep Underground Neutrino Experiment“ eksperimentu, kurie turėtų padėti geriau atskleisti šią mįslę.
„Šis naujas „MicroBooNE“ rezultatas yra reikšminga pažanga mūsų paieškose, siekiant nustatyti daugybinių anomalijų kilmę“, – sakė osciliacijų fizikos grupės bendrai koordinuojanti mokslininkė Erin Yandel. – „Dėl „MicroBooNE“ neutrinų fizika dabar turi naują įrankį, kurį gali pritaikyti ir kiti eksperimentai, spręsdami išliekantį svarbų bei intriguojantį mokslinį uždavinį.“
