Результаты глубоких подземных экспериментов подтверждают аномалию: возможная новая фундаментальная физика
Новые результаты Баксанского эксперимента по стерильным трансформациям (BEST) подтверждают аномалию, указывающую на новый физический потенциал.
Стерильные нейтрино, Основы физики среди объяснений аномальных результатов.
Новые научные данные подтверждают аномалию, замеченную в предыдущих экспериментах, которая может указывать на новую, пока еще не подтвержденную элементарную частицу, стерильное нейтрино, или указывать на необходимость нового объяснения аспекта Стандартная модель физики, такие как сечение нейтрино, которое впервые было измерено 60 лет назад. Лос-Аламосская национальная лаборатория является ведущим учреждением США, участвующим в Баксанском эксперименте по стерильным трансформациям (BEST), результаты которого недавно были опубликованы в журналах. Письма о физическом обзоре И физический обзор c.
«Результаты очень интересны», — сказал Стив Эллиотт, старший аналитик одной из групп, оценивающих данные, и член физического факультета Лос-Аламоса. «Это, безусловно, подтверждает аномалии, которые мы наблюдали в предыдущих экспериментах. Но что это означает, неясно. В настоящее время имеются противоречивые результаты о стерильные нейтрино. Если результаты укажут на непонимание основ ядерной или атомной физики, это тоже будет интересно». Среди других членов команды из Лос-Аламоса Ральф Масарчик и Энук Ким.
Расположенная глубоко под землей в Баксанской нейтринной обсерватории в Кавказских горах в России, завершенная мишень из двух областей галлия (слева) содержит внутренний и внешний резервуары галлия, которые облучаются источником электронных нейтрино. Предоставлено: А.А.Шихин.
Более мили под землей в Баксанской нейтринной обсерватории в российских горах Кавказа 26 радиоактивных дисков хрома-51, искусственного радиоактивного изотопа хрома и источника электронных нейтрино мощностью 3,4 мегапикюри, которые лучше всего используются для внутреннего и внешнего излучения галлия, мягкого материала , серебристый металл Так же и в предыдущих опытах, хотя ранее он использовался в одном резервуаре. Реакция между электронными нейтрино хрома 51 и галлия приводит к образованию изотопа германия 71.
Измеренная скорость производства германия-71 оказалась на 20-24% ниже, чем ожидалось на основе теоретического моделирования. Это несоответствие согласуется с аномалиями, наблюдаемыми в предыдущих экспериментах.
BEST основан на эксперименте с солнечными нейтрино, советско-американском эксперименте с галлием (SAGE), основной вклад в который внесла Лос-Аламосская национальная лаборатория, начиная с конца 1980-х годов. В этом эксперименте также использовались источники галлия и нейтрино высокой плотности. Результаты этого эксперимента и других показали дефицит электронных нейтрино — расхождение между ожидаемыми и фактическими результатами, которое стало известно как «галлиевая аномалия». Объяснение дефицита может быть свидетельством осцилляций между состояниями электронных нейтрино и стерильных нейтрино.
Массив из 26 радиоактивных дисков хрома-51 является источником электронных нейтрино, которые взаимодействуют с галлием и производят германий-71 со скоростью, которую можно измерить по сравнению с ожидаемой скоростью. Предоставлено: А.А.Шихин.
Та же аномалия повторилась в лучшем эксперименте. Возможные объяснения снова включают осцилляции в стерильном нейтрино. Гипотетическая частица может составлять значительную часть темной материи, возможной формы материи, которая, как считается, составляет подавляющее большинство физической вселенной. Эта интерпретация может нуждаться в дальнейшем тестировании, поскольку измерения для каждого резервуара были почти одинаковыми, хотя и меньшими, чем ожидалось.
Другие объяснения аномалии включают возможность того, что в теоретическом вводе для эксперимента есть недопонимание — что сама физика требует переформулировки. Эллиот указывает, что поперечное сечение электронного нейтрино при этих энергиях ранее не измерялось. Например, теоретическая запись для измерения сечения, которую трудно подтвердить, — это плотность электронов в атомном ядре.
Методология эксперимента была тщательно пересмотрена, чтобы гарантировать отсутствие ошибок в аспектах исследования, таких как размещение источника излучения или работа системы подсчета. Будущие итерации эксперимента, если они будут выполнены, могут включать другой источник излучения с более высокой энергией, более длительным периодом полураспада и чувствительностью к более коротким длинам волн колебаний.
Использованная литература:
«Результаты Баксанского эксперимента по стерильным трансформациям (лучше)», В. В. Баринов и др., 9 июня 2022 г., доступно здесь. Письма о физическом обзоре.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.232501
«Поиск электронно-нейтринных переходов в стерильные состояния в лучшем эксперименте» В. В. Баринов и др., 9 июня 2022 г., доступно здесь. физический обзор c.
DOI: 10.1103/PhysRevC.105.065502
Финансирование: Министерство энергетики, Управление науки, Управление ядерной физики.