четвъртък, ноември 04, 2010

Четвърти аромат на неутрино? Експеримент на физици предполага съществуването на нова елементарна частица



Експериментът MiniBooNE записва неутрино събитие, в това 2002-ро изображение от Fermilab. Пръстена от светлина, регистриран от повече от 1000 сензора в детектора, показва сблъсък на мюон неутрино с атомно ядро.(Credit: Fermilab)

ScienceDaily (Nov. 2, 2010) — Резултатите от високопрофилния експеримент във Fermilab изглежда потвърждават странните 20 годишни открития, които правят дупки в стандартния модел, предполагащи съществуването на нова елементарна частица: четвърти аромат на неутрино.

Новите резултати освен това, описват нарушение на фундаментална симетрия на вселената твърдяща, че частиците антиматерия се държат по същия начин както и двойниците им.

Неутринотата са неутрални елементарни частици родени в радиоактивния разпад на други частици. Познатите „аромати” на неутринотата са неутралните двойници на елентрони и техните по-тежки братовчеди, мюони и тау. Без да има значение оригиналния аромат на неутриното, частиците постоянно подскачат от един тип в друг, като този феномен е познат като „осцилация на аромата на неутриното.”

Електронно неутрино може да стане мюон неутрино, и след това отново да се превърне в електронно неутрино. Учените са вярвали преди, че съществуват три аромата на неутриното. В този Mini Booster Neutrino Experiment, наречен MiniBooNE, изследователите са засекли повече осцилации отколкото биха били възможни ако има само три аромата.

"Тези резултати ни показват, че има или нови частици или нови сили, които преди не сме си представяли,” каза Byron Roe, заслужил професор във Физичния факултет на Мичиганския Университет, и автор на резултатите наскоро публикувани в онлайн изданието на Physical Review Letters.

"Най-простото обяснение включва добавянето на нови неутрино-подобни частици, или стерилни неутринота, които не притежават нормалните слаби взаимодействия."

Трите познати типа неутрино взаимодействат с материята главно чрез слабата ядрена сила, което ги прави трудни за засичане. Хипотезира се, че този четвърти аромат не би взаимодействал чрез слабата сила, което ще го направи още по-труден за намиране.

Съществуването на стерилни неутринота би могло да помогне за обяснението на състава на вселената, каза William Louis, учен от Los Alamos National Laboratory, който е бил докторален студент при Roe's в U-M и участва в MiniBooNE експеримента.

"Физици и астрономи търсят стерилни неутринота, защото те биха обяснили част или дори цялата тъмна материя във вселената," каза Louis. "Стерилните неутринота също биха помогнали да обяснят асиметрията на материята във вселената, или защо вселената главно е направена от материя, отколкото антиматерия."

Експериментът MiniBooNE, представляващ сътрудничество от около 60 изследователи от няколко институции, беше проведен във Fermilab за да провери резултатите от експеримента Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) в Los Alamos National Laboratory, който започна през 1990. LSND беше първият, който засече повече неутрино осцилации отколкото предрича стандартния модел.

Първоначалните резултати на MiniBooNE преди няколко години, базирани на информацията от неутрино лъча (противоположно на антинеутрино лъча), не подкрепиха резултатите на LSND. Експеримента с LSND беше проведен, използвайки се антинеутрино лъч, макар че, това беше следващата стъпка за MiniBooNE.

Тези нови резултати са базирани на информацията от първите три години от антинеутрино лъча, и те ни дават история различна от по ранните резултати. Информацията от антинеутрино лъча на MiniBooNE подкрепя откритията на LSND. И факта, че експериментите на MiniBooNE произведоха различни резултати за антинеутринота в сравнение с неутринотата доста шашна физиците.

"Факта, че виждаме този ефект в антинеутринотата, и не го виждаме в неутринотата го прави дори по странен,” каза Roe. "Този резултат означава да има много по сериозни добавки към нашия стандартен модел, отколкото мислехме преди това."

Резултата изглежда нарушава "симетрията на еднаквост на заряда" на вселената, който постулира, че законите на физиката важат в еднаква степен за частиците и техните античастици. Нарушения на тази симетрия са били виждане в някои редки разпади, но не с неутринота, каза Roe.

Докато тези резултати са статистически значими и подкрепят откритията на LSND, изследователите отбелязват, че имат нужда от резултати за по-дълъг период от време, или допълнителни експерименти преди физиците да могат да изключат предвижданията на стандартния модел.
Статията е наречена "Излишък на събития в изследване на MiniBooNE за ν̅ μ→ν̅ e осцилации." Ще бъде публикувана в предстоящия брой на Physical Review Letters.

Изследването е спонсорирано от Fermilab, Department of Energy и National Science Foundation.

Източник: Science Daily

2 коментара:

  1. Интересно. В крайна сметка сигурно ще намерят всички частици, които теорията на Garrett Lisi предсказва.

    ОтговорИзтриване
  2. Най-вероятно. Аз се замислям и за това, дали твърдението, че физиците създават сами реалността (нови частици) чрез силата на общата колективна мисъл. Т.е. когато много хора, очакват нещо да стане, то реално става. Раздвоен съм между тази спекулация и виждането, че всичко е предопределено при създаването на Вселената.

    ОтговорИзтриване