Bir Deneyde Tespit Edilen Anomali, Fizik Dünyası İçin Büyük Bir Haber Olabilir

Büyük bir nötrino araştırma projesinde teorik tahminler ve deneysel sonuçlar arasındaki garip bir boşluk, bulunması zor 'steril' nötrino'nun bir işareti olabilir. Steril nötrino çok sessiz bir parçacıktır, ancak arkasında bıraktığı sessizlikle tespit edilebilir.

Bu, nötrino araştırmaları dünyasında tuhaf bir şeye işaret eden anomalinin ilk görülüşü değil. Bu sefer Baksan Steril Geçişler Deneyi'nde (BEST) tespit edildi.

Varsayımsal steril nötrinoya dair kesin kanıtlar, fizikçilere Evrenin gizemli karanlık madde kaynağı için sağlam bir aday sağlayabilir. Öte yandan, eski tarz nötrinoların tuhaf davranışlarını tanımlamak için kullanılan modellerde her şey basitçe bir probleme indirgenebilir.

Bu durum fizik tarihinde önemli bir an olarak yer alacaktır.

Los Alamos Ulusal Laboratuvarı fizikçisi Steve Elliott, "Sonuçlar çok heyecan verici" diyor. "Bu, önceki deneylerde gördüğümüz anormalliği kesinlikle yeniden doğruluyor. Ancak bunun ne anlama geldiği açık değil. Şimdi steril nötrinolar hakkında çelişkili sonuçlar var. Sonuçlar temel nükleer veya atom fiziğinin yanlış anlaşıldığını gösteriyorsa, bu da çok ilginç olurdu. "

Evrendeki en bol parçacıklar arasında yer almasına rağmen, nötrinoları yakalamak çok zor. Neredeyse hiç kütleniz olmadığında, elektrik yükünüz olmadığında ve varlığınızı yalnızca zayıf nükleer kuvvetle bildirdiğinizde, bulunmak oldukça zordur.

Nötrino'nun hayalet benzeri hareketi, onun tek ilginç özelliği değildir. Her parçacığın kuantum dalgası, kendi negatif yüklü parçacık kuzenlerini (elektron, müon ve tau) yansıtan karakteristik durumlar arasında salınım yaparak ilerlerken şekil değiştirir.

BEST, Rusya'nın Kafkas Dağları'ndaki bir mil kayanın altındaki kozmik nötrino kaynaklarından korunmaktadır. Işınlanmış bir krom çekirdeğinden çıkan nötrinoları sabırla toplayan çift bölmeli bir sıvı galyum tankına sahiptir.

Her bir tankta bir germanyum izotopuna dönüşen galyum miktarını ölçtükten sonra, araştırmacılar, elektron ile salınan nötrinolarla doğrudan çarpışmaların sayısını belirlemek için geriye doğru çalışabilirler.

Los Alamos deneyinin kendi 'galyum anomalisine' benzer şekilde, araştırmacılar beklenenden beşte bir ila dörtte bir daha az germanyum hesapladılar ve bu da beklenen elektron nötrino sayısında bir açık olduğunu ima etti.

Bu, onların steril nötrino olduklarını kesin olarak söylemek için yeterli değildir. Soluk küçük parçacık için yapılan diğer birçok araştırma eli boş çıktı ve dönüşümleri tahmin etmek için kullanılan modellerin bir düzeyde yanıltıcı olma olasılığını açık bıraktı.

Bu başlı başına kötü bir şey değil. Nükleer fiziğin temel çerçevesindeki düzeltmelerin önemli sonuçları olabilir ve Standart Modelde bilimin kalan büyük gizemlerinden bazılarının açıklamalarına yol açabilecek potansiyel boşlukları açığa çıkarabilir.

Eğer bu gerçekten de steril nötrinonun işaretiyse, sonunda muazzam miktarlarda var olan, ancak uzayın dokusunda yalnızca yer çekimsel bir çukur oluşturan bir materyalin kanıtına sahip olabiliriz.

Bunun karanlık maddenin toplamı mı yoksa bulmacasının sadece bir parçası mı olduğu, hayalet parçacıklarının en hayaleti üzerinde daha fazla deney yapılmasına bağlı olacaktır.

Bu araştırma Physics Review Letters ve Physical Review C'de yayınlandı.