Неутрини ретко ступају у интеракцију са нормалном материјом
Схуттерстоцк / бетибуп33
Злогласне сабласне честице зване неутрини можда су откриле пукотину у нашем разумевању свих честица и сила у универзуму.
Стандардни модел физике честица, који каталогизује све честице и силе за које знамо да постоје, један је од највећих успеха модерне физике, али су физичари деценијама покушавали да га разбију. То је зато што има довољно недостатака – посебно, не повезује гравитацију ни са једном од три друге фундаменталне силе – да би истраживачи посумњали да морају формулисати други, бољи модел.
Ако стандардни модел пукне под стресним тестом, то би указало на то где треба да почнемо да градимо следећи модел. Франческа Дордеи са Италијанског националног института за нуклеарну физику (ИНФН) у Каљарију и њене колеге су сада идентификовале једну могућу пукотину проучавањем загонетног неутрина.
„У свим проверама (стандардног модела) које смо радили у последње две деценије, сваки пут су, тврдоглаво, потврђивали стандардни модел, што значи да морамо ићи до још прецизнијих резултата. У том смислу, неутрини су посебне честице“, каже Дордеи.
Као прво, неутрини имају невероватно мале масе – тако мале да су физичари некада мислили да су без масе. Штавише, слабо су у интеракцији, што значи да пролазе кроз објекте и тела неоткривене, попут сићушних духова. Ипак, пажљива студија је указала на неке мале електромагнетне интеракције у којима учествују неутрини, а које се могу квантификовати кроз број који се назива радијус пуњења. Неутрини такође могу да комуницирају са другим честицама кроз слабу нуклеарну силу.
Дордеи и њене колеге су испитале детаље те интеракције и радијуса наелектрисања неутрина у многим експериментима који су тражили знаке ових неухватљивих честица последњих година. На пример, комбиновали су податке из посматрања неутрина створених у нуклеарним реакторима, акцелераторима честица и процесима фузије унутар Сунца. Тим је такође искористио чињеницу да су неки детектори направљени за тамну материју – мистериозну супстанцу која прожима космос – такође осетљиви на неутрине.
Члан тима Ницола Царгиоли, такође из ИНФН-а, каже да је састављање свих ових података било изазовно, али је пружило моћан преглед свега што знамо о неутринима. „Користили смо у основи све податке (постоје)“, каже Кристоф Тернес са Научног института Гран Сассо у Л’Аквили, Италија, који је такође радио на пројекту.
Вредност радијуса наелектрисања неутрина није одступила од предвиђања стандардног модела, али су истраживачи пронашли нешто узбудљивије када су погледали слабе интеракције честице. Овде су идентификовали „математичку дегенерацију“, што значи да су и стандардни модел и мало другачији модел могли произвести иста запажања. Запањујуће, даља анализа је показала да ова алтернатива стандардном моделу може мало боље да одговара подацима, што можда указује на дуго тражену пукотину у нашем тренутном разумевању физике честица.
Нова анализа статистички не достиже ниво недвосмисленог открића, а истраживачи је виде као први корак у тестирању на стрес стандардног модела са неутринима. Надају се да ће добити више података који би могли додати тежину – или распршити – њихове тренутне резултате како се нови детектори појављују на мрежи у наредних неколико година. Међутим, ако се ова пукотина настави у будућности, могла би имати озбиљне последице.
„Ако смо пронашли пукотину, онда ћемо можда морати да преиспитамо све“, каже Царгиоли. На пример, нови модел који је превазишао стандардни модел могао би да укључи неке потпуно нове врсте честица чија би интеракција са неутринима одговарала анализи у студији тима.
Омар Миранда из Центра за истраживање и напредне студије Националног политехничког института у Мексику каже да је мерење интеракција неутрина, посебно при веома ниској енергији, као што је случај са великим делом података у новој студији, веома изазовно и тек недавно је постало могуће захваљујући напретку у технологији детектора, укључујући детекторе за тамну материју. Ово је заиста нагласило важност детекције неутрина као теста стандардног модела, каже он.
Нова анализа представља молбу физичарима честица за ултра-прецизније експерименте са неутринима у различитим окружењима у будућности, каже Јосе Валле са Универзитета у Валенсији у Шпанији. Боља мерења електромагнетних својстава неутрина су такође неопходна, јер би бацила светло на, на пример, унутрашњу структуру неутрина, каже он.
Припремите се да вам ум одушеви ЦЕРН, европски центар за физику честица, где истраживачи управљају чувеним Великим хадронским сударачем, смештеним у близини шармантног швајцарског града на језеру Женеве. Теме:
ЦЕРН и Монт Бланц, тамна и смрзнута материја: Швајцарска и Француска
