Honnan származnak a neutrinók tömege? Ez egy rejtély, az egyik leginkább zavaró a részecskefizika standard modelljében. De egy fizikus csapat úgy gondolja, hogy tudják, hogyan kell megoldani.
Itt a probléma: A neutrinek furcsa. Rendkívül gyenge részecskék, amelyek többsége annyira alacsony energiájú és lényegtelen, hogy megállás nélkül átjutnak az egész bolygónkon. A tudósok évtizedek óta úgy gondolták, hogy egyáltalán nincs tömegük. A standard modell eredeti változatában, amely leírja a részecskefizikát, a neutrinó teljesen súlytalan volt. Körülbelül két évtizeddel ezelőtt ez megváltozott. A fizikusok most már tudják, hogy a neutrinók tömege, bár csekély mennyiségben. És még nem tudják pontosan, miért van ez a tömeg.
A rejtélyt azonban meg tudjuk oldani, érvel egy új, január 31-én közzétett cikk a Physical Review Letters folyóiratban. Ha elegendő idő és adat áll rendelkezésre, a már felismerhető legnagyobb energiájú neutrinóknak elősegíteniük kell a tömeg titkainak felszabadítását.
Neutrino rezonanciák kimutatása
A neutrinók eltérő energiamennyiséggel járnak: Két különben azonos részecske nagyon eltérően viselkedik attól függően, hogy mennyi energiát szállítanak.
Az észlelendő neutrinók többsége a Napból származik, és egy marék szuper-fényes energiaforrásból származik a Földön (például atomreaktorok), és viszonylag alacsony energiájúak. És az alacsony energiatartalmú neutrínók könnyen átcsúsznak az anyag darabjain, anélkül, hogy belemerülnének. De bolygónkat is sokkal nagyobb energiájú neutrinók bombázzák. És ezek sokkal valószínűbb, hogy más részecskékbe ütköznek, mint például egy pótkocsi, amely az autópályán sikoltozik az elhaladó sávban.
2012-ben az Antarktiszon elérhetővé vált egy részecskedetektor, amelyet ezen nagyobb energiájú neutrinók detektálására terveztek. De az IceCube nevű detektor nem érzékeli őket közvetlenül. Ehelyett a nagy energiájú neutrino-ütközések következményeit keresi a környező jég vízmolekuláival - olyan ütközések okozta ütközések, amelyeket az IceCube észlelhet. Általában ezek a robbantások rendetlenek, különféle részecskéket eredményezve. De néha szokatlanul tisztaak - a rezonanciának nevezett folyamat eredménye - mondta Bhupal Dev, a tanulmány társszerzője, a St. Louis washingtoni egyetem fizikusa.
Amikor egy neutrin egy másik részecskébe, nevezetesen egy elektronba csapódik be, néha egy Glashow-rezonancia néven ismert folyamaton megy keresztül, Dev azt mondta a Live Science-nek, hogy a rezonancia összehúzza a két részecskét, és valami újdá alakítja őket: W-bozonnak. Az első, 1959-ben javasolt Glashow-rezonancia nagyon magas energiát igényel, és egy példa 2018-ban jelent meg az IceCube-ban egy neutrinos konferencián tartott 2018-as beszéd szerint.
Dev és társszerzői szerint másfajta rezonancia is lehet. Az egyik népszerűbb elmélet, amely szerint a neutrinók megszerezik a tömegüket, a "Zee-modell" néven ismertek. És a Zee modell szerint létezik egy másik típusú rezonancia, mint például a Glashow, egy újabb részecske előállítására, az úgynevezett "Zee robbant", írják a kutatók az új tanulmányban. És ez a rezonancia az IceCube észlelésének képességein belül van.
Ha egy Zee-robbanást észlelnének, ez a standard modell radikális frissítéséhez vezet, amely teljesen átalakítja azt, hogy a fizikusok miként tekintik a neutrinókat - mondta Dev.
A Zee-modell egy elméletből a cégtudományba megy át, és a meglévő neutrinó-modellt kidobják.
Az IceCube azonban csak a neutrinoenergiák bizonyos tartományaira érzékeny, és a Zee robbantást okozó körülmények ezen tartomány külső szélein vannak. Idővel egy ilyen eseményt valószínűleg az IceCube fedez fel a következő 30 év valamikor.
Szerencsére azonban jönnek az IceCube frissítései - jegyezte meg a kutatók. Miután az érzékelőt a sokkal nagyobb és érzékenyebb IceCube-Gen 2-re frissítették (nem egyértelmű, hogy mikor fog ez megtörténni), az érzékenyebb eszköznek képesnek kell lennie arra, hogy három éven belül felvegye a Zee-robbanást - ha a Zee-robbanások valóban kint.
És ha a Zee-robbanások nincsenek odakint, és a Zee-modell hibás, akkor a neutrino-tömeg rejtélye csak mélyebb lesz.
