(Richard Horvath/Unsplash) Eine seltsame Lücke zwischen theoretischen Vorhersagen und experimentellen Ergebnissen in a großes Neutrino-Forschungsprojekt könnte ein Zeichen für das schwer fassbare „Steril“ sein Neutrino – ein Teilchen, das so leise ist, dass man es nur an der Stille erkennen kann, die es hinterlässt.
Es ist nicht das erste Mal Die Anomalie wurde gesehen Dies ergänzt frühere experimentelle Daten, die auf etwas Seltsames in der Welt der Neutrinoforschung hinweisen. Dieses Mal wurde es beim Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST) entdeckt.
Eindeutige Beweise für das hypothetische sterile Neutrino könnten Physikern einen stichhaltigen Kandidaten für den mysteriösen Vorrat des Universums liefern Dunkle Materie . Andererseits könnte es sich auch einfach um ein Problem in den Modellen handeln, die zur Beschreibung der skurrilen Verhaltensweisen der alten Schule verwendet werden Neutrinos .
Dies wäre auch ein bedeutender Moment in der Geschichte der Physik.
„Die Ergebnisse sind sehr spannend“ sagt Steve Elliott, Physiker des Los Alamos National Laboratory.
„Dies bestätigt definitiv die Anomalie, die wir in früheren Experimenten gesehen haben.“ Aber was das bedeutet, ist nicht offensichtlich. Mittlerweile gibt es widersprüchliche Ergebnisse zu sterilen Neutrinos. „Wenn die Ergebnisse darauf hindeuten, dass grundlegende Kern- oder Atomphysik missverstanden wird, wäre das auch sehr interessant.“
Obwohl Neutrinos zu den am häufigsten vorkommenden Teilchen im Universum zählen, sind sie bekanntermaßen schwer zu fangen. Wenn Sie kaum Masse und keine elektrische Ladung haben und Ihre Anwesenheit nur durch die schwache Kernkraft bemerkbar machen, ist es leicht, selbst durch die dichtesten Materialien ungehindert zu schlüpfen.
Die geisterhafte Bewegung des Neutrinos ist nicht seine einzige interessante Eigenschaft. Die Quantenwelle jedes Teilchens verändert sich, während es dahinfliegt, und oszilliert zwischen charakteristischen „Geschmacksrichtungen“, die an ihre negativ geladenen Teilchen-Cousins – Elektron, Myon und Tau – erinnern.
Untersuchungen zu den Schwingungen von Neutrinos am US-amerikanisches Los Alamos National Laboratory in den 1990er Jahren bemerkte zeitliche Lücken bei diesem Umschwung, die Platz für eine vierte Variante ließen, eine, die im schwachen nuklearen Feld nicht einmal Wellen schlagen würde.
Der sterile Geschmack des Neutrinos würde, gehüllt in Stille, nur durch eine kurze Pause in seinen Wechselwirkungen auffallen.
BEST ist vor kosmischen Neutrinoquellen unter einer Meile Fels im russischen Kaukasus abgeschirmt. Es verfügt über einen Doppelkammertank mit flüssigem Gallium, der geduldig Neutrinos sammelt, die aus einem Kern aus bestrahltem Chrom austreten.
Nachdem die Forscher die Menge an Gallium gemessen hatten, die sich in jedem Tank in ein Germanium-Isotop umgewandelt hatte, konnten sie rückwärts arbeiten, um die Anzahl direkter Kollisionen mit Neutrinos zu bestimmen, während diese durch ihren Elektronengeschmack oszillierten.
Ähnlich wie bei der „Gallium-Anomalie“ des Los Alamos-Experiments berechneten die Forscher ein Fünftel bis ein Viertel weniger Germanium als erwartet, was auf ein Defizit bei der erwarteten Anzahl von Elektron-Neutrinos hindeutet.
Das heißt nicht mit Sicherheit, dass die Neutrinos kurzzeitig einen sterilen Geschmack angenommen hatten. Viele andere Suchanfragen denn das blasse kleine Teilchen geht mit leeren Händen aus, was die Möglichkeit offen lässt, dass die zur Vorhersage der Transformationen verwendeten Modelle in gewisser Weise irreführend sind.
Das ist an sich keine schlechte Sache. Korrekturen im Grundgerüst der Kernphysik könnten erhebliche Auswirkungen haben und möglicherweise Lücken in der Kernphysik aufdecken Standardmodell Dies könnte zu Erklärungen für einige der großen verbleibenden Geheimnisse der Wissenschaft führen.
Wenn dies tatsächlich das Zeichen des sterilen Neutrinos ist, könnten wir endlich Hinweise auf ein Material haben, das in enormen Mengen existiert, aber dennoch nur eine Gravitationsvertiefung im Gefüge des Weltraums hinterlässt.
Ob es sich dabei um die Summe der Dunklen Materie oder nur um ein Puzzleteil davon handelt, hängt von weiteren Experimenten mit den gespenstischsten aller Geisterteilchen ab.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Rezensionsbriefe zur Physik Und Körperliche Überprüfung C .