Аномалия намеква за "стерилни" частици, които не би трябвало да съществуват

Физиците от експеримента MiniBooNЕ на известната лаборатория Fermilab в САЩ направиха невероятно откритие - изобилие от тайнствени частици, които не би трябвало да съществуват според Стандартния модел.

Най-доброто обяснение на аномалията в експериментите, предназначени да изследват колебанията на неутриното, е наличието на хипотетичен тип неутрино, наречен "стерилно" неутрино, съобщава ScienceAlert.

Частиците неутрино са сред най-често срещаните частици във Вселената, но са много трудни за откриване.

Те са от една група с електроните (и едните, и другите са лептони), но нямат електрически заряд. 

Неутриното са изключително леки частици, които сравнително доскоро са смятани за безмасови.

Те изключително слабо взаимодействат с материята и се проявяват в три разновидности или "поколения" (аромата) - електронно, мюонно и тау, а последните две са свързани с по-тежките електрони със същите имена.

^{Илюстрация на превръщане на мюонно неутрино в електронно неутриното, а след това пак в мюонно. Източник: Physicsworld.com}

Новото откритие повтаря резултат от преди няколко десетилетия. През 90-те години неутринният детектор LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector) в Лос Аламос, Ню Мексико открива излишък от неутрино. Това е отклонение от теоретичната прогноза - неутриното да се колебае между трите типа или осцилира - спонтанно се превръща в движение от един вид в друг. Но експериментът LSND не се вписва в модела, а статистическата надеждност е 3,8 сигма, което не е висока надеждност. 

Едно от най-популярното обяснение за аномалията е, че има повече от три типа неутрино и евентуално наличието на хипотетично четвърто, стерилно неутрино. Такова неутрино не взаимодейства с материята според Стандартния модел на физиката на елементарните частици, освен може би чрез гравитация.

Ако съществуват стерилни неутрино, те биха нарушили Стандартния модел и ще променят физиката на частиците завинаги. Тези частици дори са бяха предложени като евентуален кандидат за тъмна материя.

През следващите десетилетия ловът на "стерилни неутрино" бе неуспешен. През 2016 г. учените от неутринната обсерватория IceCube на Южния полюс заявиха, че са "почти" сигурни, че такава частица не съществува.

Но изглежда, че това не е окончателната присъда. 

Експериментите на MiniBooNe потвърждават аномалията на LSND, а надеждността на новите наблюдения е 4,8 сигма, малко под границата от 5 сигма, при която учените считат нещо за доказано. Експериментите LSND и MiniBooNe заедно дават надеждност от 6,1 сигма, при което вероятността наблюденията да се основават само на шум (грешка) е една на един милиард. Последствията са големи: потвърждава, че има нещо, което не се обяснява със Стандартния модел на физиката. Това може да означава не само нов тип неутрино, които се предлагат като кандидат за частица на тъмната материя, а може би и че има нов вид нарушение на симетрията, нещо като т.нар CPT-нарушение.

Досега тези най-нови резултати са публикувани само на сървъра за препринти arXiv, но въпреки че все още не са минали партньорска проверка (peer review), физичната общност е развълнувана.

^{Стандартният модел. Илюстрация:wikipedia. Превод: НаукаOFFNews}

Още по темата

16/05/2016

Физика

Мамо, от къде идва масата на майорана неутриното?

10/10/2015

Физика

Нобелови награди 2015: Най-голямата награда за най-малката частица

14/05/2015

Физика

Симетрия на зарядите. CP-инвариантност

04/05/2015

Физика

Как учените ще измерят масата на неутриното