|
Неуловимой частицы не существует
|
|
|
|
Физика может (по крайней мере, в теории) выходить далеко за рамки Стандартной модели. Развиваясь поэтапно с начала по середину 1970-х годов, она использовала фундаментальные частицы и взаимодействия во Вселенной, чтобы объяснить, почему эксперименты приводят к определенным результатам, и предсказала явления, которые на самом деле происходят в физическом мире, но некоторые вещи все еще ускользают от нее. Гипотетическая частица, которая, как считается, никогда не взаимодействует с материей, является одной из них.
|
|
|
|
В течение последнего десятилетия группа исследователей, работавших в рамках нейтринного эксперимента Micro Booster (MicroBooNE) в Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США (Фермилаб) в Батавии, штат Иллинойс, думала, что они что-то нашли, когда заметили необычное поведение нейтрино. Эти субатомные частицы, которые невозможно увидеть в микроскоп, настолько малы, что могут беспрепятственно проникать сквозь целые планеты. Считается, что некоторые из них даже несут информацию о рождении Вселенной, если они пролетели достаточно большое расстояние. Их можно обнаружить только с помощью ядерного реактора, который измеряет вспышку света, возникающую при их редких взаимодействиях с другими частицами.
|
|
|
|
“В явном противоречии с трехнейтринной моделью в нескольких экспериментах за последние три десятилетия были сделаны наблюдения, которые могут быть интерпретированы как изменение вкуса нейтрино с длиной волны, намного меньшей, чем это возможно”, - говорится в исследовании, недавно опубликованном в Nature.
|
|
|
|
|
|
|
Нейтрино бывают трех видов — электронные, тау— и мюонные, которые определяются их спинами, или колебаниями. Они могут даже трансформироваться из одного типа в другой, если меняется их колебательный процесс. Команда MicroBooNE стремилась к созданию стерильного нейтрино.
|
|
|
|
Идея возникла, когда поведение нейтрино в предыдущих экспериментах отклонилось от стандартной модели. Стерильные нейтрино еще более странные, чем стандартные нейтрино, потому что, хотя нейтрино практически не взаимодействуют с веществом, считалось, что стерильные нейтрино вообще не взаимодействуют с веществом. Предполагается, что они взаимодействуют только с гравитацией. Поскольку такое поведение, как утверждается, значительно затрудняло их обнаружение, ученые настаивали на продолжении поиска.
|
|
|
|
Сосредоточившись на нейтрино, генерируемых двумя пучками нейтрино на ускорителе MicroBooNE, исследователи измерили изменения в частицах по мере их движения, пытаясь выяснить, что стоит за странными переходами, которые превращают мюонные нейтрино в электронные. Их колебания были несовместимы с колебаниями любого из трех типов нейтрино и, возможно, подразумевали присутствие другой частицы. Они также пытались нарушить вырождение, то есть переход из одного квантового состояния в другое с использованием той же энергии, электронных нейтрино, которые появлялись, а затем исчезали. Вполне возможно, что стерильные нейтрино каким-то образом вмешивались, если не могли преодолеть вырождение.
|
|
|
|
“Мы не нашли никаких свидетельств перехода аромата [от мюона к электронному нейтрино] или исчезновения [электронного нейтрино], которые указывали бы на нестандартные колебания вкуса”, - заявили исследователи. “Наши результаты показывают, что предыдущие аномальные наблюдения, согласующиеся с [такими] переходами, не могут быть объяснены введением единственного стерильного состояния нейтрино”.
|
|
|
|
Отсутствие стерильных нейтрино является скорее преимуществом, чем потерей для физики элементарных частиц. Это упрощает явления, которые в противном случае были бы еще более осложнены из-за наличия частиц, которые едва обнаруживаются и недостаточно хорошо изучены. До этого эксперимента существование стерильных нейтрино было общепринятым объяснением странного поведения нейтрино. Считалось также, что если бы существовало такое понятие, как стерильное нейтрино, это устранило бы неопределенность в отношении того, сколько обычных нейтрино содержится в пучке, как на них реагирует детектор и как они взаимодействуют с атомными ядрами.
|
|
|
|
Хотя команда MicroBooNE продолжит исследовать обширные горизонты, выходящие за рамки стандартной модели, теперь их поиски стали на одну частицу проще.
|
|
|
|
Источник
|
