V džungli elementárnych častíc hon na sterilné neutrína Evenimentul Zilei

Autor: Cătălina Oana Curceanu/Dátum uverejnenia: 16-08-2020 10:08

častíc

Pri hľadaní sterilných neutrín, tých, ktoré by interagovali iba s gravitáciou s hmotou, a teda s inými neutrínami, sa dosiahol nový úspech: experimenty MINOS + a Daya Bay stanovili doposiaľ najprísnejšie limity existencie tohto typu neutrín.

Netríny sú elementárne častice, ktoré sú súčasťou štandardného modelu časticovej fyziky; nemajú elektrický náboj, interagujú iba slabo s hmotou a vyskytujú sa v troch rôznych formách: elektronické, muónové a tauonické neutrína. Neutrína môžu cestovať cez obrovské množstvo hmoty, po celej planéte
napríklad bez interakcie s hmotou. Z tohto dôvodu si ich štúdium vyžaduje obrovské detektory, ktoré obsahujú čo najviac hmoty.

Teraz je známe, že neutrína majú hmotnosť, je to veľmi malé a doteraz to nebolo možné zmerať.

Neutrína prechádzajú mimoriadne zaujímavým kvantovým procesom: takzvanou osciláciou - to znamená, že sa pri šírení transformujú z jedného typu neutrín na iný; teda neutríno, ktoré ide na svoju cestu, že muónové neutrína môžu dosiahnuť detektor, ktorý elektronický alebo tauonický.

Meranie tejto oscilácie poskytuje mimoriadne dôležité informácie o neutrinách. Minulé experimenty, ako napríklad LSND v Národnom laboratóriu Los Alamos a MiniBooNE vo Fermilab, dospeli k záveru, že v oscilácii neutrín je niečo bizarné: nadbytok elektronických neutrín, ktorý by bol
zrodený osciláciou muónových neutrín.

Na vysvetlenie tohto prebytku, ale aj z iných dôvodov, vedci navrhli existenciu takzvaných sterilných neutrín; vzájomne sa ovplyvňujú
častice iba gravitačnou interakciou a známe neutrína sa mohli zmeniť na sterilné neutrína a naopak vysvetľovať pozorované anomálie.
Dva nové experimenty uskutočnili vysoko presné merania oscilácií neutrín; je to o MINOS + a Daya Bay. MINOS + meria zmiznutie muónových neutrín produkovaných vo Fermilabe po ich šírení 735 km pod zemou pomocou detektora častíc v
Minesotta.

Zátoka Daya používa v Číne 8 detektorov na meranie zmiznutia elektronických neutrín emitovaných šiestimi jadrovými reaktormi.
Dva experimenty spojili sily pri hľadaní sterilných neutrín, nič však nenašli. Výsledky boli nedávno zverejnené v článku v časopise Physical Review Letters.

Aj keď nenašli stopy po sterilných neutrínach, podarilo sa im obom spolupráciam stanoviť nové limity možnej existencie tejto záhadnej častice. Zdá sa teda, že anomálie pozorované LSND
a MiniBooNE nie sú dôsledkom sterilných neutrín; môžu to byť experimentálne chyby alebo nové javy, ktoré sme doteraz neobjavili.

Nové limity pre sterilné neutrína sú dôležité z niekoľkých hľadísk. Tento typ častíc, ak existuje, by mohol byť súčasťou kategórie temnej hmoty, ktorá, zdá sa, dominuje vesmíru a určuje, ako sa formujú a vyvíjajú galaxie. Temná hmota by bola
mohol by byť tvorený radom častíc, ako je normálna hmota, vrátane sterilných neutrín, ktoré by v závislosti od hmotnosti mohli viac-menej prispievať k „váhe“ tmavej hmoty vo vesmíre.

Na základe nových obmedzení týkajúcich sa existencie sterilných neutrín budú dva experimenty, ale aj ďalšie, pokračovať v love v tejto džungli elementárnych častíc, kde by sa stále mohli skrývať sterilné neutrína.

Štúdium neutrín je mimoriadne zaujímavé a dôležité: medzi časticami, ktoré sú súčasťou štandardného modelu, sú možno najzaujímavejšie a mohli by nás viesť k dešifrovaniu mnohých záhad, vrátane tých, ktoré súvisia s temným vesmírom.

Článok napísal Cătălina Oana Curceanu, prvý vedecký pracovník v oblasti fyziky elementárnych častíc a jadrovej fyziky, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Rím, Taliansko) a spolupracovník Scientia.ro

Naše odporúčania

1. septembra 1967 malo Nicu Ceaușescu 16 rokov a do konca mesiaca Nicolae Peneș…