Poszukiwania neutrin sterylnych zakończone? Wielka porażka fizyki
Po dekadach poszukiwań, naukowcy wcale nie są bliżsi odkrycia tzw. neutrin sterylnych, które mogłyby pomóc w rozwiązaniu wielu problemów fizyki.
Mianem neutrin określamy niezwykle lekkie cząstki subatomowe, które praktycznie w ogóle nie oddziałują z widzialną materią. Znamy trzy rodzaje neutrin (mionowe, taonowe i elektronowe), a poszukiwania czwartego trwają od dziesięcioleci. Mowa o tzw. neutrinie sterylnym. Jego cechą jest to, że oddziałuje z materią tylko grawitacyjnie. Niestety, poszukiwania neutrin sterylnych zakończyły się niepowodzeniem.
Wielu fizyków teoretycznych uznało ideę neutrin sterylnych za obiecującą, ponieważ miała ona potencjał wyjaśnienia kilku anomalii znalezionych w eksperymentach fizyki cząstek elementarnych, jak również była istotna dla tajemnicy ciemnej materii. Ponieważ jednak neutrina są tak małe i tak słabo oddziałują z inną materią, możemy je obserwować tylko pośrednio, jako produkty zderzeń z innymi cząstkami.
W latach 90. ubiegłego wieku i na początku XXI w. dwa eksperymenty neutrinowe znalazły więcej takich produktów niż się spodziewano. Jednak żaden z nich nie był w stanie odróżnić elektronów od fotonów - a neutrina sterylne produkowałyby tylko dodatkowe elektrony, a nie fotony. Nowy eksperyment o nazwie MicroBooNE w Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) w Illinois potrafi je rozróżnić, ale jego pierwsze trzy lata danych nie wykazały żadnych dodatkowych produktów pod postacią neutrin.
- Spodziewałem się zobaczyć nadmiar albo fotonów, albo elektronów, a nie widzieliśmy żadnego z nich, co rodzi kolejne pytania. Nadal nie mamy sposobu, aby wyjaśnić wcześniejsze wyniki, więc mogą one wskazywać na bardziej egzotyczne procesy fizyczne, które nie zostały jeszcze uwzględnione - powiedział Justin Evans z Uniwersytetu w Manchesterze, rzecznik MicroBooNE.
Czy zatem polowania na neutrina sterylne można uznać za zakończone?
- Zdecydowanie nie widzimy żadnych dowodów na istnienie neutrin sterylnych. Jeśli chodzi o to, czy to martwa idea, zależy kogo zapytamy. Z pewnością trzeba być znacznie bardziej pomysłowym, aby wprowadzić neutrina sterylne do nowych modeli fizyki cząstek - dodał Justin Evans.
