В данных ядерного реактора обнаружили намек на четвертый тип нейтрино.

( Наука@Science_Newworld).

В туннелях глубоко внутри гранитной скалы в дайя - бей, на ядерном реакторе в 55 километрах от Гонконга, чувствительные детекторы уловили намек на существование новой формы нейтрино, одной из самых неуловимых и многочисленных частиц в природе
. Нейтрино, электрически нейтральные частицы, которые откликаются лишь на гравитацию и слабое ядерное взаимодействие, взаимодействуют с материей так слабо, что сотни триллионов нейтрино ежесекундно пролетают через ваше тело, а вы даже не замечаете. Они бывают трех типов: электронные, мюонные и тау. Результаты дайя - бей указали на возможное существование четвертого, еще более загадочного и неуловимого типа частиц.
Стерильное нейтрино, как его обозвали, не является переносчиком какого-либо заряда и будет непроницаемым для всех сил, кроме гравитации. И только сбрасывая свою накидку невидимости, превращаясь в электронное, мюонное или тау - нейтрино, стерильное нейтрино становится уязвимым для обнаружения. Окончательно подтверждение его существования "Откроет Целый Проспект Новых Исследований", говорит физик частиц Стивен парке из национальной ускорительной лаборатории ферми в батавии.
Возможное доказательство существования стерильной частицы вытекает из несоответствия между теорией и экспериментом. В случае если ядерный реактор производит пучок только одного типа нейтрино, теория предсказывает, что некоторые из них должны изменить свою сущность по мере движения к удаленному детектору. Проанализировав более 300 000 электронных антинейтрино, собранных ядерными реакторами дайя - бей за 217 дней работы, ученые обнаружили нехватку 6% частиц, предсказанных стандартной моделью физики элементарных частиц. Физик частиц кам - бью люк из калифорнийского университета в беркли и его коллеги сообщили о Находке в феврале в журнале Physical Review Letters.
Одним из объяснений этого дефицита может быть то, что некоторые электронные антинейтрино трансформировались в недетектируемые и легкие стерильные нейтрино, с одной миллионной массой электрона. Другие исследования на ядерных реакторах, включая эксперимент на реакторе Bugey в сен - вюльба, Франция, также показали подобный дефицит электронных антинейтрино. Исследования пучков мюонных антинейтрино на некоторых ускорителях частиц показали еще и излишек электронных антинейтрино, что тоже можно отнести на счет "Ловкости рук" невидимых стерильных нейтрино.
Результат дайя - бей обеспечивает самые точные на текущий момент измерения энергий антиэлектронных нейтрино в ядерном реакторе. Но статистическая значимость дефицита недостаточно высока, чтобы можно было огласить об открытии. Это открытие на "три Сигма", то есть существует 0, 3-процентная вероятность, что недостаток электронных нейтрино мог бы образоваться и в отсутствие стерильных нейтрино. Физики, как правило, стремятся к значению в пять сигма, чтобы открытие могло быть ошибочным лишь с вероятностью в 0, 03%.
Помимо намека на стерильные нейтрино, результаты на дайя - бей выявили вторую странную особенность - излишек электронных антинейтрино (по сравнению с теоретическими прогнозами) на энергии в 5 миллионов электрон-вольт. Это могло бы быть знаком, указывающим на открытие совершенно новой физики (или просто чего-то, что физики смогут объяснить за пределами ядерного реактора. Возможно, объяснение этого всплеска могло бы даже устранить необходимость привлечения стерильных нейтрино для объяснения общего дефицита электронных антинейтрино.
Нейтрино.
В том случае, если же окончательное доказательство существования легкого стерильного нейтрино будет обнаружен, "Сообщество Теоретиков Перевернется", говорит парке, и это открытие могло бы оказать большее влияние, чем бозон хиггса, за обнаружение которого присудили нобелевскую премию и который объясняет, почему у элементарных частиц есть масса.
"Найти Стерильное Нейтрино Чрезвычайно Важно, Поскольку это Будет Первое Открытие Частицы, Которая не Вписывается в Рамки так Называемой Стандартной Модели", говорит физик частиц Карло джунти из университета Турина в Италии.
Один из самых первых экспериментов, который позволил предположить наличие стерильных нейтрино, проходил с участием Liquid Scintillator Neutrino Detector (Lsnd), который работал при лос - аламосской национальной лаборатории в Нью-мексико с 1993 по 1998 год. Lsnd обнаружил, что мюонные антинейтрино, пропущенные через 167 тонн нефтепродуктов, превратились в электронные антинейтрино, указав при этом на возможное наличие четвертого типа нейтрино. Затем, с 2002 по 2012 год, в лаборатории ферми проводился эксперимент под названием Miniboone, который привел к подобным результатам. Очередной эксперимент Miniboone в октябре начался. Microboone - это первый из трех жидких аргоновых детекторов, расположенный на трех различных расстояниях от источников нейтрино в лаборатории ферми, который будет с беспрецедентной точностью оценивать преобразование нейтрино из одного типа в другой.
Расположенный в 470 метрах от Booster Neutrino Beamline при Fermilab, Microboone - это центр тройки детекторов, в которую в 2018 году войдут Icarus, самый дальний детектор (на расстоянии 600 метров), и Short - Baseline Near Detector (в 100 метрах от источника. Первые результаты тройки детекторов ожидаются в 2021 году, говорит физик элементарных частиц питер Уилсон из Fermilab.
Эти детекторы также послужат прототипом для Deep Underground Neutrino Experiment, масштабного эксперимента, который будет посылать созданные на Fermilab нейтрино в 1300-километровое путешествие на сэнфордскую подземную исследовательскую станцию недалеко от Лида.
В то же время коллаборация дайя - бей объединилась с другим экспериментом лаборатории ферми, Main Injector Neutrino Oscillation Search, чтобы продолжить поиски стерильных нейтрино. Хотя данные с экспериментов на ускорителе и реакторе пока не демонстрируют законченную картину, "Скоро мы Узнаем Получше, Ждут ли нас Стерильные Нейтрино", говорит люк.
Внимание! Только в том случае, если легкие стерильные нейтрино существуют, у них могут быть братья и сестры в 1000 раз тяжелее. Эти частицы могли бы внести свой вклад в пока не определенную темную материю, невидимый гравитационный клей, который удерживает галактики от разбегания и формирует крупномасштабную структуру вселенной. Отпечатки этой частицы будет искать эксперимент Katrin, изучающий радиоактивный распад трития, тяжелого изотопа водорода, в технологическом институте Карлсруэ, Германия.
Стерильные нейтрино, которые еще более массивны, в триллион раз тяжелее электрона, могли бы объяснить невероятную космическую загадку - несоответствие количеств вещества и антивещества в космосе. Обладая энергией, которая хотя бы в миллион раз будет больше той, которую способен производить большой адронный коллайдер, мощнейший в мире ускоритель частиц, сверхтяжелое стерильное нейтрино в юной вселенной могло сделать немного больше материи, чем антиматерии. Со временем этот крошечный дисбаланс был воспроизведен в бесчисленных ядерных реакциях, что и привело к преобладанию материи над антиматерией в нашей современной вселенной.
"Для Космологии, Стерильные Нейтрино, о Которых Идет Речь, Вряд ли Смогут Решить Проблему Асимметрии Материи - Антиматерии, но Вполне Вероятно, что Окажутся Связанными с Другими Новыми Частицами, Которые Могут Решить эту Проблему".
Ученые видят другую, более практичную выгоду в изучении нейтрино. Записывая выходной сигнал антинейтрино из ядерных реакторов, детекторы могут определить относительные количества плутония и урана, сырья для изготовления ядерного оружия. Каждый грамм плутония и урана в процессе деления ставит определенный отпечаток на энергию и скорость производства антинейтрино, говорит физик Адам Бернштейн из ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии. Детекторы способны наблюдать за ядерной активностью с расстояния в несколько сотен километров, но это потребует дополнительных исследований. Сейчас же их диапазон действия составляет от 10 до 500 метров.