Фізики шукають четвертий сорт нейтрино

Фізікам відомо, що існує три види нейтрино (і антинейтрино): електронне, мюонне і тау-нейтрино. У ході декількох експериментів, вчені виявили кожен з цих видів нейтрино і навіть могли спостерігати за їх переходом з одного виду в інший і назад. Але починаючи з ранніх 90-х, в ході експериментів була виявлена ??прикра аномалія: мюонне антинейтрино переходить в електронне антинейтрино на 3% частіше, ніж було передбачене. Це непорозуміння може бути дозволено, якщо додати четвертий сорт нейтрино, зі своєю масою. Але такий крок вимагатиме модифікації Стандартної моделі, теорії субатомних частинок, на створення якої пішли багато десятиліть. У своєму новому дослідженні, команда фізиків висловила думку, що прийшов час провести експериментальні випробування на існування четвертого сорту нейтрино.

В своїй публікації в журналі Physical Review Letters, Майкл Крібьер від імені команди дослідників, запропонував провести тест, який покаже, чи дійсно існує четвертий сорт нейтрино. У разі позитивної відповіді на це питання, це буде мати величезні наслідки для нашого розуміння як безпосередньо нейтрино, так і базових будівельних блоків матерії загалом.

В ході недавнього дослідження, фізики з французького Комісаріату атомної енергетики (CEA) з міста Саклі, перерахували швидкість утворення антинейтрино в ядерних реакторах і прийшли до висновку, що вона на 3% перевищує попередні прогнози. Навіть після повторної перевірки, 3-відсотковий надлишок антинейтрино був підтверджений.

Самим простим фізичним поясненням цієї аномалії є існування четвертого нейтрино. Фізики вже розрахували масу четвертого нейтріно, а також визначили, що він є "стерильним", оскільки не взаємодіє, на відміну від інших нейтрино, з матерією за допомогою слабкого ядерної взаємодії. Ця властивість робить четверте нейтрино особливо складним для виявлення. Деякі фізики навіть висунули його в кандидати на темну матерію.

Експерімент полягатиме в випусканні імпульсів антиелектрона нейтрино активністю 1, 85 петабеккерелей (близько 10 грамм-менш ніж 4 см) в ціль по центру великого рідкого сцинтиляційного детектора. У число можливих кандидатів на роль детекторів увійшли Borexino, KamLAND і SNO +, які містять тисячу тонн ультрачистої рідкого сцинтилятора всередині нейлонової або акрилової оболонки. Генератор антиелектрона нейтрино буде складатися з радіоактивного джерела, такого як ядра церію, які є поширеним продуктом розпаду в ядерних реакторах, і які можна добувати з відпрацьованих паливних стрижнів. Щоб досягти достовірних результатів, експеримент проводитиметься на протязі року.

Одной з найбільших викликів майбутнього експерименту стане фоновий шум, який може призвести до помилкових висновків. Фоновий шум може бути викликаний навколишнім середовищем, датчиком, джерелом антинейтрино або екрануванням джерела. Але завдяки обраному вченими типом розпаду (зворотний бета-розпад), який відбувається з деякою затримкою в часі, фоновий шум не зробить на цей експеримент практично ніякого вліянія.

Орігінал (на англ. Мовою): Physorg

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов