У вчених кудись зникли примарні частинки: фізики розгадали 30-річну загадку

Понад 30 років фізиків ставили в глухий кут зниклі нейтрино під час експериментів на галієвих детекторах нейтрино. Нове дослідження припускає, що, можливо, ніякої загадки немає. Замість того, щоб аномалія вказувала на існування нового типу частинок, несподіваний результат може бути пов’язаний із помилкою в розрахунках, що підтверджує закони фізики, а не ставить їх під сумнів. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише New Scientist.

Нейтрино — це примарні частинки, які заповнюють увесь Всесвіт. Їх важко виявити, адже вони майже не взаємодіють із видимою матерією. Навіть зараз, коли ви це читаєте, трильйони нейтрино непомітно проходять крізь ваше тіло. Але спеціальні детектори можуть виявити нейтрино, хоча це й складно, адже ці примарні частинки можуть спонтанно змінювати свій тип (всього їх три).

У 1990-х роках фізики в результаті експериментів на кількох галієвих детекторах нейтрино виявили приблизно на 20 % менше нейтрино, ніж очікувалося. З’явилося припущення, що деякі нейтрино перетворилися на новий тип "стерильних" нейтрино, які ще менше взаємодіють із видимою матерією, а отже, їх ще складніше побачити. Якби це було так, то довелося б змінити Стандартну модель фізики елементарних частинок.

Фізики з Університету Кальярі в Італії тепер припускають, що нічого змінювати не потрібно. Їхні розрахунки показують, що проблема може полягати в математичних розрахунках експериментів.

Вчені проаналізували всі етапи розрахунків, які призвели до виявлення так званої "галієвої аномалії", і виявили цікаву деталь.

У ході експериментів, коли атом галію стикається з нейтрино, він перетворюється на атом германію та електрон. Щоб підрахувати кількість нейтрино в детекторі, фізики вимірюють взаємодію між германієм та електроном, а потім працюють у зворотному напрямку.

Досі вважалося, що квантові хвильові функції електрона та нейтрино, які математично кодують їхні властивості та поведінку, не змінюються в ядрі галію під час перетворення його на атом германію.

Однак автори дослідження виявили, що відмова від цього припущення може пояснити зникнення 20 % нейтрино, з огляду на певні властивості ядра атома. Тому, на думку фізиків, немає потреби додавати до Стандартної моделі нову частинку чи взаємодію.

І все ж, за їхніми словами, для повного розв’язання загадки зниклих нейтрино необхідно точніше виміряти або розрахувати деталі ядерної структури галію та германію.

Інші новини науки

• Вчені виявили нову елементарну частинку, яка складається лише з носіїв однієї з сил природи.
• "Місто інопланетян": на Марсі виявили загадкові структури.