Bilim adamları yeni temel parçacıkları mı tespit ettiler?
1990'larda New Mexico'daki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda çalışıyor Sıvı sintilasyon nötrino dedektörü (LSND) Deneyde, bilim adamları bir tür İnert nötrino "Gizemli yeni parçacığın kanıtı. Ancak, önümüzdeki 20 yıl içinde, bu sonuç kopyalanamadı ve diğer deneyler parçacığın herhangi bir işaretini bulamadı.
Şimdiye kadar, ABD Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı (Fermilab) MiniBooNE deneyi Gizli sinyal yeniden tespit edildi. Bu fizikçiler için heyecan verici ama kafa karıştırıcı bir sonuçtur. Bu resim LSND deneyinin ana problemini göstermektedir: Resimdeki mavi-yeşil / sarı alan kırmızı / mavi alanla çakışmıyor!
Bu resim LSND deneyinin ana problemini göstermektedir: Resimdeki mavi-yeşil / sarı alan kırmızı / mavi alanla örtüşmemektedir!
Bilinen en doğru bilimsel teori nedir? Bu yazıda tartıştık Standart Model Bugüne kadarki en başarılı teorilerden biridir. Standart Model, temel parçacıklar arasındaki etkileşimi açıklar, bunlardan bazıları (örneğin Kuark ile elektronik Hayal etmesi daha kolay - günlük hayatımızda gördüğümüz ve dokunduğumuz her şey atomlardan, atomlar ise kuarklardan ve elektronlardan yapılmıştır. Diğer parçacıklar (bilinen üç Nötrino ) Çok daha soyuttur - evrende serbestçe dolaşan ve başka herhangi bir maddeyle neredeyse hiç etkileşime girmeyen yüksek enerjili parçacıklardır. Şaşırtıcı bir gerçek şu ki, baş parmağınızı kaldırırsanız, güneşte doğmuş milyarlarca nötrino her saniye ondan geçer. Neyse ki bu parçacıkların vücudumuz üzerinde herhangi bir etkisi olmayacak.
Üç tür nötrino vardır veya " damak zevki ",hangisi Elektron nötrinosu , mu nötrino ile tau nötrino . Dört temel güçten geçecekler Güçsüz ile yerçekimsel Madde ile etkileşim. Bu, özel olarak tasarlanmış bazı dedektörlerin güneşten veya dünyadan gelen nükleer reaksiyonlarla üretilen nötrinoları yakalayabileceği anlamına gelir. Ancak LSND deneyi, tespit edebildiğimiz şeyin resmin tamamı olmayabileceğine dair ilk sağlam kanıtı sağlıyor.
MiniBooNE deneyinde, bir nötrino bir atom çekirdeği ile etkileşime girdiğinde üretilen ışık, bir fotodedektör tarafından yakalanır. | Görsel hakları: Reidar Hahn / Fermilab
Nötrinolar uzayda yayıldığında oldukça ilginç şeyler olacak. Bir tattan diğerine, sözde " salınım ". MiniBooNE deneyinde, araştırmacılar devasa bir yakıt tankına bir mu nötrino demeti ateşlediler. Yakıt tankına giderken bazı mu nötrinoları elektron nötrinolarına dönüşecek ve dönüşüm oranı ikisi arasında değişecek. MiniBooNE elektron nötrinolarının gelişini izleyecek ve petrol molekülleri ile nadiren etkileşime girdiklerinde benzersiz radyasyon flaşları üretecekler. 15 yıllık çalışma süresi boyunca, MiniBooNE beklenenden birkaç yüz daha fazla elektron nötrino kaydetti .
En basit açıklama, bazı mu nötrinolarının farklı, daha ağır, dördüncü bir nötrino türüne dönüşeceğidir. İnert nötrino Nötrino olmayan maddelerle etkileşmezler. Daha sonra bu daha ağır etkisiz nötrinolar elektron nötrinolarına salınacak. Kütle farkı ne kadar büyükse, salınım hızı o kadar yüksek ve algılama oranı o kadar yüksek olur.
Bu resim, bu yeni makalenin ana sonucudur. Şekil, yeni sonuçların önceki LSND deneylerinin sonuçlarıyla tutarlı olduğunu göstermektedir. Gri çizgi, bu alanın diğer deneyler tarafından "dışlandığını" gösterir. | Resim kaynağı:
MiniBooNE'nin deneysel sonuçları, LSND deneyinin anormal sonuçlarını doğruladı, ancak sorun şu ki, diğer önemli nötrino deneyleri (İsviçre'deki OPERA deneyi ve Antarktika'daki IceCube Neutrino Gözlemevi gibi) bariz etkisiz nötrinoları tespit edemiyor. sinyal. Bazı deneyler gördü, bazıları görmedi MiniBooNE'nin yeni sonuçları şüphesiz mevcut durumu daha karmaşık hale getiriyor. Bu, evrende insanlık tarafından yapılan en gelişmiş fiziksel deneylerle çelişen tuhaf bir şey olduğu anlamına mı geliyor?
Etkisiz nötrinolar yeni sonuçları açıklarsa, fizikçiler bu yeni parçacıkların özelliklerinin bildiğimiz diğer her şeyle nasıl uyumlu olduğunu anlamakta güçlük çekerler. Belki de en sıkıntılı şey, erken evrendeki kozmolojik ışık gözlemlerinin yalnızca üç çeşit nötrino olduğunu göstermesidir. Yani LSND, MiniBooNE ve diğer tüm deneyler anlamlı olacaksa, tamamen yeni bir teorik çerçeveye ihtiyacımız var.
Ek olarak, MiniBooNE verilerini açıklamak için, bazı atıl nötrinoların nispeten hafif olduğu varsayılır, bu da fizikçilerin ilk önerdiklerinde çözmek istedikleri problemlerin hiçbirini çözmemelerine yol açar. Etkisiz nötrinoların kütlesi yeterince büyükse, bilim adamlarının uzun süredir aradığı "karanlık madde" olabilirler. Ayrıca " Tahterevalli mekanizması "" Elektronların, ve nötrinolarının neden bu kadar hafif olduğunu açıklamak için matematiksel beceriler. Bu bakış açısına göre, hafif bir atıl nötrino beklemek için hiçbir nedenimiz yok gibi görünüyor. Elbette, bazı bilim adamları bu daha hafif nötrinoların var olduğuna inanıyor. Eylemsiz nötrinolar, birçok daha ağır versiyonlar olduğunu ima edebilir.
Bunlara dayanarak, bazı fizikçiler çok ihtiyatlı bir tutum sergiliyor ve MiniBooNE ve LSND deneylerinin bazı bilinmeyen sorunları gizleyebileceğinden şüpheleniyorlar. Örneğin, fizikçi Freya Blekman, bu deneylerin MiniBooNE yakıt deposundaki belirli bir tür gazı sistematik olarak hafife alabileceğine inanıyor. Tarafsız pion Bu olaylar elektron nötrinolarının sinyallerine çok benzer.
MiniBooNE deneyinin en son sonuçları arXiv'de yayınlandı. Şekil, makalenin özetini göstermektedir. MiniBooNE deneysel sonucunun istatistiksel önemi, fizikçilerin yeni bir keşfi duyurmak için ihtiyaç duydukları 5'dan sadece biraz daha küçük olan 4.8'dur. Özetten, MiniBooNE ve LSND kombinasyonunun öneminin 6.1 kadar yüksek olduğunu görebiliriz (bu, sonucun yaklaşık 1/5 milyarlık bir şans olasılığı olduğu anlamına gelir), ancak bazı araştırmacılar bu ifadenin belirli bir derecesini ifade etti. Şüpheler. | Resim kaynağı:
Kesinlikle bunun dördüncü tip nötrino olduğunu umuyoruz, çünkü bu, Standart Modelin ötesinde keşfettiğimiz ilk temel parçacık olacağı anlamına geliyor. Ancak şu anda, gelecekteki deneylerin (IsoDAR deneyi gibi) daha fazla doğrulanmasını beklemek zorunda olan kesin bir cevap veremiyoruz.
Şimdi tek kesinlik, bir şeyin bizim tarafımızdan anlaşılmayı beklediğidir.
Referans kaynağı:
https://arxiv.org/pdf/1805.12028.pdf
https://www.quantamagazine.org/evidence-found-for-a-new-fundamental-particle-20180601/
