Нова аномалія порушила Стандартну модель фізики

Фізики Національної прискорювальної лабораторії імені Енріко Фермі (США) виявили аномалію, яка не вкладається в рамки класичної Стандартної моделі, що описує фізику елементарних частинок. Результати експерименту вказують на існування гіпотетичної частинки, званої стерильних нейтрино. Про це повідомляє видання Science Alert. Препринт статті опубліковано в репозиторії arXiv.org.

Нейтрино надзвичайно слабо реагує з речовиною, що не має заряду і бере участь тільки в слабкому ядерному і гравітаційній взаємодії. Відповідно до Стандартної моделі, існує три різновиди (аромату) нейтрино - електронне нейтрино, мюонное нейтрино і тау-нейтрино. Однак фізики припускають, що, ймовірно, є і четвертий тип нейтрино, названий стерильним. Воно не бере участь у слабкому впливі і є кандидатом на роль частинки темної матерії.

В силу своїх фізичних особливостей стерильний нейтрино не може бути безпосередньо виявлений за допомогою надчутливих електронних фотоумножителей, використовуваних у нейтринних обсерваторіях. Однак, як пророкує нейтринна мінімальна стандартна модель (розширення Стандартної моделі), стерильні нейтрино, змішуючись із звичайними нейтрино, можуть впливати на нейтринні осциляції — процес зміни ароматів частинок, в результаті чого спостерігається надлишок частинок певного типу.

Перші свідчення на користь існування стерильного нейтрино були отримані в ході експерименту LSND (англ. Liquid Scintillator Neutrino Detector) в 90-х роках, коли фізики зареєстрували надлишок електронних нейтрино і антинейтрино. Однак даних не вистачило для твердої впевненості у відкритті, а ряд інших експериментів не змогли відтворити результат. У ході нового експерименту MiniBooNE вчені випускали пучки мюонного нейтрино в резервуар, заповнений сумішшю вуглеводнів. Електронні нейтрино реєстрували при спостереженні за спалахами світла, що виникають при взаємодії частинок з античастицами.

Всього було зафіксовано 2437 таких подій, що приблизно на 460 більше, ніж очікувалося. Саме по собі це відмінність перевищує стандартне відхилення на 3? (три сігми), що вказує на вкрай низьку ймовірність помилки і дозволяє припустити наявність нової частинки. Однак, якщо об'єднати результат зі статистикою, отриманої LSND, то стандартне відхилення складе 6,1 ?, що дозволяє більш впевнено говорити про існування аномалії.

Стандартна модель не може пояснити ряд фізичних явищ (наприклад, походження маси, нейтринні осциляції і походження темної маси), які описуються теоретичними розробками, що відносяться до Нової фізики. Деякі нові теорії в даний момент перевіряються експериментально.

Категория: Технологии