Ученые потратили 10 лет на поиск частицы, которой не существует
Эксперимент MicroBooNE в Фермилаб, проанализировав поведение нейтрино из двух пучков, с 95% уверенностью исключил существование гипотетического стерильного нейтрино, перечеркивая популярное объяснение аномалий в данных
Короткое резюме
Международная коллаборация MicroBooNE (Micro Booster Neutrino Experiment) в Фермилабе, после десяти лет сбора и анализа данных, представила результаты, которые с 95% уверенностью исключают существование стерильного нейтрино — гипотетической четвёртой, не взаимодействующей с материей, разновидности нейтрино. Эта частица была предложена для объяснения аномалий в поведении нейтрино, наблюдавшихся в более ранних экспериментах и не укладывавшихся в рамки Стандартной модели. Исследователи использовали детектор на жидком аргоне и данные от двух разных нейтринных пучков, чтобы точно измерить, как нейтрино осциллируют (превращаются из одного типа в другой), и не нашли признаков, указывающих на стерильное нейтрино.
Андрю Мастбаум из Университета Рутгерса, один из руководителей эксперимента, подчеркнул важность учёта систематических неопределённостей, таких как точное моделирование взаимодействия нейтрино с ядрами, интенсивность пучка и отклик детектора. Именно тщательный учёт этих факторов позволил сделать надёжный вывод. Исключение стерильного нейтрино как объяснения аномалий означает, что физикам теперь нужно искать другие причины наблюдаемых отклонений, что стимулирует новые теоретические идеи в нейтринной физике.
Хотя результат закрывает одно из направлений поиска «новой физики» за пределами Стандартной модели, он также демонстрирует мощь современных экспериментальных методов. Разработанные в MicroBooNE техники анализа и моделирования взаимодействий в жидком аргоне уже используются в следующем поколении экспериментов, таких как DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), которые ставят целью решить ещё более фундаментальные вопросы о природе материи и Вселенной.
Исключение стерильного нейтрино
Эксперимент MicroBooNE с 95% статистической уверенностью исключил существование гипотетического стерильного нейтрино как объяснения ранее наблюдавшихся аномалий в осцилляциях нейтрино
Тщательный учёт систематических ошибок
Надёжность результата обеспечена скрупулёзным моделированием и учётом всех ключевых систематических неопределённостей: взаимодействия нейтрино с веществом, точной интенсивности пучка и отклика детектора на жидком аргоне
Стимул для новых теоретических поисков
Поскольку популярное объяснение аномалий оказалось неверным, физикам необходимо разрабатывать альтернативные теоретические модели, чтобы понять истинную природу наблюдаемых отклонений от Стандартной модели
Наследие для будущих экспериментов
Методы анализа и моделирования, отработанные в MicroBooNE, уже применяются в более масштабных проектах, таких как DUNE, что ускоряет прогресс в решении фундаментальных вопросов физики частиц
Текст сгенерирован с использованием ИИ
