Fyzici pracující na experimentu MiniBooNE ve Fermilabu v USA zveřejnili nové výsledky, které jsou plně konzistentní s předcházejícími náznaky existence sterilních neutrin.
Sterilní neutrina se jeví jako ještě nepolapitelnější částice než standardní neutrina, která nemají náboj a mají téměř nulovou hmotnost. Standardní model rozeznává neutrina tří vůní – elektronová, mionová a tauonová. Při pohybu vesmírem neutrina mezi jednotlivými vůněmi oscilují. Podle některých verzí Standardního modelu se do těchto oscilací přidává také sterilní neutrino, které vůbec nemusí interagovat s žádnou normální hmotou.
Náznaky existence sterilních neutrin se objevily před více než 20 lety na Liquid Scintilator Neutrino Detector (LSND) v Los Alamos National Laboratory v Novém Mexiku. Experiment MiniBooNE (Mini Booster Neutrino Experiment) se dřívějšímu výzkumu na první pohled velmi podobá. Obsahuje zdroj neutrin, který pálí do nádrže s 800 tunami minerálního oleje, kde 1 280 fotonásobičů hlídá záblesky záření.
V experimentu MiniBooNE vědci pozorovali oscilace, při nichž se neutrina mění na elektronová neutrina. Citlivé fotonásobiče sledovaly záblesky, k nimž docházelo při srážkách neutrin a jejich antihmotových protějšků antineutrin. Fyzici sbírali data 15 let. Celkem detekovali 2 437 interakcí, což je zhruba o 460 víc, než kolik jich podle Standardního modelu očekávali. Vysvětlením by mohlo být, že se do oscilací neutrin zapojují právě tolik hledaná sterilní neutrina.
Měření napovídají, že některá mionová neutrina oscilují na sterilní a ta se následně mění na elektronová. Tato interpretace je podpořena tím, že odchylka přebytku elektronových neutrin s energií neutrin – parametr neutrinových oscilací – naměřená v MiniBooNE souhlasí s výsledky experimentu na LSND.
Zúčastnění vědci došli k závěru, že zkombinovaný přebytek ze dvou experimentů má statistickou platnost 6,1 σ , což je dostatečně nad hranicí 5 σ, která je ve fyzice elementárních částic považována za objev. V literatuře se v souvislosti s výsledky MiniBooNE dokonce objevila věta, která některé fyziky vábí a jiné naopak děsí. Říká totiž, že výsledky reprezentují podstatnou odchylku od zatím známé fyziky.
Podle některých by podobnost s LSND (použití minerálního oleje k pozorování neutrin ze zdroje s urychlovačem nebo řada pracovníků zapojených do obou projektů) mohla být zdrojem systematických chyb. Vědecký tým se však brání, že oba experimenty pracují ve velmi rozdílném intervalu energií a s odlišnými parametry, a proto by i případná systematická chyba měla být velmi odlišná. Shodné výsledky mohou být důsledkem nějaké zvláštní anomálie, která vyplývá z povahy neutrin. Stejně tak je ale možné, že chybu udělaly experimenty, které sterilní neutrino nenašly.
V každém případě ale na potvrzení existence sterilního neutrina dosavadní výzkumy nestačí. I když některé další skupiny dospěly k podobnému (avšak ne tak přesvědčivému) závěru jako MiniBooNE, jiné nenašly nic. K těm méně šťastným patří například kolaborace IceCube, která pracuje s detektorem umístěným na jižním pólu.
Vyřešit fyzikální záhadu se nyní pokouší řada dalších experimentů. Ve Fermilabu vznikají tři další detektory, z nichž jeden už je v provozu. Jejich cílem bude monitorovat proud neutrin blíže k beryliovému cíli i dál od něj. Základní myšlenkou je nade vši pochybnost prokázat, že přebytek elektronových neutrin je skutečně způsoben oscilacemi, přičemž měřená rychlost oscilací se může měnit se vzdáleností od zdroje a s velikostí energie. Výsledky se očekávají v příštích několika letech.
Mohlo by vás zajímat:
Fyzici
poprvé změřili tlak uvnitř protonu
Přitažlivá a odpudivá síla skyrmionů
Páteřní
implantáty vytvořené 3D tiskem
Seismické
vlny a sloní komunikace