Anomali ‘sangat menarik’ yang ditemukan dalam eksperimen besar mungkin menjadi berita besar bagi fisika

Kesenjangan yang aneh antara harapan teoretis dan hasil eksperimen dalam a Sebuah proyek penelitian besar tentang neutrino Ini bisa menjadi tanda neutrino “steril” yang sulit dipahami – partikel yang sangat sunyi, yang hanya dapat dideteksi oleh keheningan yang ditinggalkannya.

Ini bukan pertama kalinya kami melihat anomali, serta data eksperimental sebelumnya menunjukkan sesuatu yang aneh di dunia penelitian neutrino. Kali ini ditemukan dalam Baksan Experiment on Steril Transformations (BEST).

Bukti nyata dari neutrino steril hipotetis dapat memberi fisikawan kandidat kuat untuk memasok alam semesta misterius dengan materi gelap. Di sisi lain, ini hanya dapat menyebabkan masalah dengan paradigma yang digunakan untuk menggambarkan perilaku aneh sekolah lama neutrino.

Yang juga merupakan momen penting dalam sejarah fisika.

“Hasilnya sangat menarik,” Mengatakan Fisikawan Laboratorium Nasional Los Alamos Steve Elliott.

“Ini tentu menegaskan kembali anomali yang telah kita lihat dalam eksperimen sebelumnya. Tapi apa artinya itu tidak jelas. Sekarang ada hasil yang bertentangan tentang neutrino steril. Jika hasilnya menunjukkan kesalahpahaman tentang fisika nuklir atau atom dasar, itu akan sangat menarik juga.”

Meskipun peringkat di antara partikel paling melimpah di alam semesta, neutrino dikenal sulit untuk diambil. Ketika Anda memiliki massa yang hampir tidak ada, tidak ada muatan listrik, dan membuat keberadaan Anda hanya diketahui oleh gaya nuklir lemah, mudah untuk menyelinap melalui materi terpadat tanpa hambatan.

Gerakan neutrino yang seperti hantu tidak hanya kualitasnya yang menarik. Gelombang kuantum setiap partikel berubah saat lepas landas, berosilasi di antara “rasa” berbeda yang menggemakan resonansi partikel bermuatan negatif – elektron, muon, dan tau.

Studi tentang osilasi neutrino di Laboratorium Nasional Los Alamos AS pada 1990-an Saya melihat celah dalam waktu flip yang meninggalkan ruang untuk rasa keempat, yang tidak akan terjadi seperti riak di domain nuklir lemah.

Tersembunyi dalam keheningan, rasa steril dari neutrino hanya akan terlihat dengan jeda singkat dalam interaksi mereka.

BEST dilindungi dari sumber neutrino kosmik di bawah satu mil batu di Pegunungan Kaukasus Rusia. Ini fitur tangki ruang ganda galium cair yang dengan sabar mengumpulkan neutrino yang dipancarkan dari inti kromium radioaktif.

Setelah mengukur berapa banyak galium yang telah berubah menjadi isotop germanium di setiap tangki, para peneliti dapat bekerja mundur untuk menentukan jumlah tumbukan langsung dengan neutrino saat mereka berosilasi melalui rasa elektron.

Mirip dengan ‘anomali galium’ dari percobaan Los Alamos, para peneliti menghitung germanium seperlima hingga seperempat lebih sedikit dari yang diharapkan, menunjukkan defisit dalam jumlah neutrino elektron yang diharapkan.

Ini tidak berarti dengan pasti bahwa neutrino secara singkat mengadopsi rasa steril. Banyak pencarian lain untuk partikel yang agak kecil muncul dengan tangan kosong, membuka kemungkinan bahwa model yang digunakan untuk memprediksi transisi agak menyesatkan.

Ini bukan hal yang buruk dalam dirinya sendiri. Koreksi dalam kerangka dasar fisika nuklir dapat memiliki konsekuensi yang signifikan, berpotensi mengungkapkan kesenjangan dalam Bentuk standar Yang bisa mengarah pada penjelasan untuk beberapa misteri besar ilmu pengetahuan yang tersisa.

Jika ini memang tanda neutrino steril, kita mungkin akhirnya memiliki bukti materi dalam jumlah besar, namun itu hanya membentuk kanvas gravitasi di struktur ruang.

Apakah ini jumlah materi gelap atau hanya sepotong teka-teki akan tergantung pada eksperimen lebih lanjut dengan partikel paling hantu di luar sana.

Penelitian ini dipublikasikan di surat ulangan fisika Dan tinjauan fisik c.