Sterilūs neutrinai, fizikos pagrindai tarp anomalių rezultatų paaiškinimų.

Nauji moksliniai atradimai patvirtina ankstesniuose eksperimentuose pastebėtą anomaliją, kuri gali reikšti naują, dar patvirtintą elementariąją dalelę, sterilų neutriną, arba parodyti, kad reikia naujo paaiškinimo tam tikram aspektui. Standartinio modelio fizika, pavyzdžiui, neutrino skerspjūvis, kuris pirmą kartą buvo išmatuotas prieš 60 metų. Los Alamos nacionalinė laboratorija yra pagrindinė JAV institucija, bendradarbiaujanti Baksano eksperimente dėl sterilių transformacijų (BEST), kurio rezultatai neseniai buvo paskelbti žurnaluose. Fizinės apžvalgos laiškai Ir fizinė peržiūra c.

„Rezultatai labai jaudinantys“, – sakė Steve’as Elliottas, vyresnysis analitikas vienoje iš duomenis vertinančių komandų ir Los Alamoso fizikos skyriaus narys. „Tai neabejotinai patvirtina anomalijas, kurias matėme ankstesniuose eksperimentuose. Tačiau ką tai reiškia, neaišku. Dabar yra prieštaringų rezultatų apie sterilūs neutrinai. Jei rezultatai rodo klaidingą pagrindinės branduolinės ar atominės fizikos supratimą, tai taip pat būtų įdomu.“ Kiti Los Alamos komandos nariai yra Ralphas Masarczykas ir Enukas Kimas.

Įsikūręs giliai po žeme Baksan Neutrino observatorijoje Kaukazo kalnuose Rusijoje, užbaigtas dviejų galio regionų taikinys, kairėje, turi vidinį ir išorinį galio rezervuarą, kurį apšvitina elektronų neutrino šaltinis. Kreditas: AA Shikhin

Daugiau nei mylia po žeme Baksano neutrino observatorijoje Rusijos Kaukazo kalnuose 26 radioaktyvūs chromo 51 diskai, dirbtinis radioaktyvusis chromo izotopas ir 3,4 megapikūro elektronų neutrinų šaltinis, geriausiai naudojami galio vidinei ir išorinei talpyklos spinduliuotei, minkšta medžiaga. , sidabrinis metalas Taip pat ir ankstesniuose eksperimentuose, nors anksčiau jis buvo naudojamas vienoje talpykloje. Reakcija tarp chromo 51 ir galio elektronų neutrinų sukuria germanio 71 izotopą.

Išmatuotas germanio-71 gamybos greitis buvo 20–24 % mažesnis nei tikėtasi remiantis teoriniu modeliavimu. Šis neatitikimas atitinka anomalijas, pastebėtas ankstesniuose eksperimentuose.

BEST yra pagrįstas saulės neutrinų eksperimentu, sovietų ir amerikiečių galio eksperimentu (SAGE), prie kurio Los Alamos nacionalinė laboratorija prisidėjo nuo devintojo dešimtmečio pabaigos. Tame eksperimente taip pat buvo naudojami didelio tankio galio ir neutrinų šaltiniai. Šio ir kitų eksperimentų rezultatai parodė elektronų neutrinų trūkumą – laukiamų ir realių rezultatų neatitikimą, kuris buvo vadinamas „galio anomalija“. Trūkumo paaiškinimas gali būti svyravimų tarp elektronų neutrinų ir sterilių neutrinų būsenų įrodymas.

26 radioaktyviųjų chromo-51 diskų masyvas yra elektroninių neutrinų, kurie sąveikauja su galiu ir gamina germanį-71 tokiu greičiu, kurį galima išmatuoti, šaltinis. Kreditas: AA Shikhin

Ta pati anomalija pasikartojo ir geriausio eksperimento metu. Galimi paaiškinimai vėlgi apima svyravimą steriliame neutrine. Hipotetinė dalelė gali sudaryti didelę tamsiosios materijos dalį – galimą materijos formą, kuri, kaip manoma, sudaro didžiąją dalį fizinės visatos. Šį aiškinimą gali prireikti toliau išbandyti, nes kiekvieno bako matavimas buvo beveik toks pat, nors ir mažesnis, nei tikėtasi.

Kiti anomalijos paaiškinimai apima galimybę, kad teoriniame eksperimento įvestyje yra nesusipratimas – kad pati fizika reikalauja performulavimo. Elliottas pažymi, kad elektronų neutrino skerspjūvis anksčiau nebuvo matuojamas šiomis energijomis. Pavyzdžiui, teorinis skerspjūvio matavimo įrašas, kurį sunku patvirtinti, yra elektronų tankis atomo branduolyje.

Eksperimento metodika buvo kruopščiai peržiūrėta, siekiant užtikrinti, kad nebūtų klaidų atliekant tyrimus, tokius kaip radiacijos šaltinio išdėstymas ar skaičiavimo sistemos operacijos. Ateities eksperimento iteracijos, jei bus atliekamos, gali apimti kitą spinduliuotės šaltinį, turintį didesnę energiją, ilgesnį pusinės eliminacijos laiką ir jautrumą trumpesniems virpesių bangų ilgiams.

Nuorodos:

„Baksano eksperimento dėl sterilių transformacijų (geresnių) rezultatai“, V. V. Barinovas ir kt., 2022 m. birželio 9 d., pasiekiama čia. Fizinės apžvalgos laiškai.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.128.232501

„Geriausiame eksperimente ieškoti elektronų ir neutrinų perėjimų į sterilias būsenas“ V. V. Barinovas ir kt., 2022 m. birželio 9 d., pasiekiama čia. fizinė peržiūra c.
DOI: 10.1103 / PhysRevC.105.065502

Finansavimas: Energetikos departamentas, Mokslo biuras, Branduolinės fizikos biuras.