Az elemi részecskék dzsungelében a steril neutrinok vadászata az Evenimentul Zilei
Szerző: Cătălina Oana Curceanu/Megjelenés dátuma: 2020-08-16 10:08
A steril neutrínók vadászatában azok, amelyek csak a gravitáció révén lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, és ezért más neutrínókkal, új sikert értek el: a MINOS + és a Daya Bay kísérletei a legszigorúbb korlátokat szabták meg az ilyen típusú neutrínók létezésének eddig.
A netrinek elemi részecskék, amelyek a részecskefizika standard modelljének részei; nincs elektromos töltésük, csak gyengén hatnak egymással az anyaggal, és három különböző formában találhatók meg: elektronikus, müonikus és tauon neutrínók. A neutrínók hatalmas mennyiségű anyagon utazhatnak, az egész bolygón
például anélkül, hogy kölcsönhatásba lépne az anyaggal. Ezért tanulmányukhoz hatalmas detektorokra van szükség, amelyek a lehető legtöbb anyagot tartalmazzák.
Ma már ismert, hogy a neutrínóknak van tömege, ez nagyon kicsi, és eddig nem sikerült mérni.
A neutrínók rendkívül érdekes kvantumfolyamaton mennek keresztül: az úgynevezett oszcilláción - vagyis terjednek az egyik neutrínótípusból a másikba; így egy neutrino, amely azon az úton halad, hogy a müonikus neutrínók eljuthatnak egy detektorhoz, amely elektronikus vagy tauon neutrínó.
Ennek az oszcillációnak a mérése rendkívül fontos információt nyújt a neutrínókról. A korábbi kísérletek, mint például a Los Alamos Nemzeti Laboratórium LSND-je és a Fermilab MiniBooNE, arra a következtetésre jutottak, hogy a neutrino-oszcillációban van valami furcsa: az elektronikus
muonikus neutrínók oszcillációjával született.
Ennek a többletnek a magyarázatára, de más okokból is, a kutatók az úgynevezett steril neutrínók létezését javasolták; kölcsönhatásba lépnek egymással
a részecskék csak gravitációs interakcióval és az ismert neutrínók steril neutrínókká válhatnak, és fordítva megmagyarázzák a megfigyelt anomáliákat.
Két új kísérlet nagy pontosságú méréseket végzett a neutrino oszcillációk mérésére; a MINOS + -ról és a Daya-öbölről szól. A MINOS + méri a Fermilabban termelődő müonikus neutrinek eltűnését, miután 735 km-t terjedtek a föld alatt egy részecske-detektor segítségével
Minesotta.
A Daya Bay 8 detektorral Kínában méri a hat atomreaktor által kibocsátott elektronikus neutrínók eltűnését.
A két kísérlet összefogva steril neutrínókat keresett, de nem talált semmit. Az eredményeket a közelmúltban a Physical Review Letters folyóirat egyik cikkében tették közzé.
Még ha nem is találtak steril neutrínók nyomait, a két együttműködésnek sikerült új korlátokat szabnia ennek a titokzatos részecskének a lehetséges létezésére. Ezért úgy tűnik, hogy az LSND által megfigyelt rendellenességek
és a MiniBooNE nem a steril neutrínóknak köszönhető; lehetnek kísérleti hibák vagy új jelenségek, amelyeket még nem fedeztünk fel.
A steril neutrínók új korlátjai több szempontból is fontosak. Ez a fajta részecske, ha létezik, része lehet a sötét anyag kategóriájának, amely úgy tűnik, hogy uralja az Univerzumot, és meghatározza a galaxisok kialakulását és fejlődését. Sötét anyag lenne
részecskék sorozatából állhat, például normál anyagból, beleértve a steril neutrínókat, amelyek tömegüktől függően többé-kevésbé hozzájárulhatnak az univerzum sötét anyagának "súlyához".
A steril neutrínók meglétére vonatkozó új korlátok alapján a két kísérlet, de más is, folytatni fogja a vadászatot ebben az elemi részecskék dzsungelében, ahol a steril neutrínók még elbújhatnak.
A neutrínók vizsgálata rendkívül érdekes és fontos: a standard modell részét képező részecskék közül talán a legérdekesebbek lehetnek, és számos rejtély megfejtéséhez vezethet bennünket, beleértve a sötét univerzumhoz kapcsolódóakat is.
Cătălina Oana Curceanu, az elemi részecskefizika és a magfizika első kutatója, a Laboratori Nazionali di Frascati, az Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Róma, Olaszország) és a Scientia.ro munkatársa.
Ajánlásaink
1967. szeptember 1-jén Nicu Ceaușescu 16 éves volt, a hónap végére pedig Nicolae Peneș,…