У ученых куда-то пропали призрачные частицы: физики разгадали 30-летнюю загадку
С 1990-х годов ученые пытались выяснить, являются ли неожиданные результаты экспериментов на детекторах нейтрино признаком существования нового типа частиц. Теперь появилось объяснение странной аномалии.
Более 30 лет физиков ставили в тупик пропавшие нейтрино во время экспериментов на галлиевых детекторах нейтрино. Новое исследование предполагает, что, возможно, никакой загадки нет. Вместо того, чтобы аномалия указывала на существования нового типа частиц, неожиданный результат может быть связан с ошибкой в расчетах, что подтверждает законы физики, а не ставит их под сомнение. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет New Scientist.
Нейтрино — это призрачные частицы, которые заполняют всю Вселенную. Их сложно обнаружить, ведь они плохо взаимодействуют с видимой материей. Даже сейчас, когда вы это читаете, триллионы нейтрино незаметно проходят через ваше тело. Но специальные детекторы могут обнаружить нейтрино, хотя это и сложно, ведь эти призрачные частицы могут спонтанно менять свой тип (всего их три).
В 1990-х годах физики в результате экспериментов на нескольких галлиевых детекторах нейтрино обнаружили примерно на 20% меньше нейтрино, чем ожидалось. Появилось предположение, некоторые нейтрино превратились в новый тип "стерильны" нейтрино, которые еще меньше взаимодействуют с видимой материей, а значит их еще сложнее увидеть. Если бы это было так, то пришлось бы изменить Стандартную модель физики элементарных частиц.
Физики из Университета Кальяри в Италии теперь предполагают, что ничего менять не нужно. Их расчеты показывают, что проблема может заключаться в математических расчетах экспериментов.
Ученые изучили все этапы расчетов, которые привели к установлению так называемой "галлиевой аномалии", и обнаружили интересную деталь.
В экспериментах, когда атом галлия сталкивается с нейтрино, он превращается в атом германия и электрон. Для подсчета нейтрино в детекторе физики измеряют взаимодействие между германием и электроном, а затем работают в обратном направлении.
До сих пор предполагалось, что квантовые волновые функции электрона и нейтрино, которые математически кодируют их свойства и поведение, не изменяются в ядре галлия при превращении его в атом германия.
Но авторы исследования обнаружили, что отказ от этого предположения может объяснить пропажу 20% нейтрино, учитывая определенные свойства ядра атома. Поэтому не нужно добавлять новую частицу или взаимодействие в Стандартную модель, говорят физики.
И все же, по их словам, для полного решения загадки пропавших нейтрино необходимо более точно измерить или рассчитать детали ядерной структуры галлия и германия.
Другие новости науки
- Ученые обнаружили новую элементарную частицу, которая состоит только из переносчиков одной из сил природы.
- "Город инопланетян": на Марсе обнаружили загадочные структуры.