Обсерваторията IceCube не разкри тайната на стерилните неутрино

Участниците в колаборацията IceCube разказаха за първите резултати от търсенето на стерилни неутрино – свръхлеки частици, които „общуват“ с другата материя само чрез гравитационно взаимодействие, съобщава сайтът на антарктическата обсерватория.

Неутриното представлява малки елементарни частици, които „комуникират“ с околната материя само посредством гравитацията и така наречените слаби взаимодействия, проявяващи се само на разстояния, съществено по-малки от размерите на атомно ядро. Например сблъсък на неутрино и протон с изключително малка вероятност води до раждането на неутрон и позитрон.

В средата на миналия век учените са открили, че съществуват три вида такива частици – тау, мюонно и електронно неутрино и техните „зли близнаци“ антинеутрино. Наблюденията на Слънцето през 60-те години и експерименти на Нобеловите лауреати Артър Макдоналд и Такааки Каджита са установили, че неутриното от различни сортове умеят периодично да се превръщат едно в друго и притежават ненулева маса.

Това откритие накара много физици да смятат, че съществуват и четвърти тип частици – така наречените стерилни неутрино, които притежават изключително малка маса и не взаимодействат с другата материя по друг начин освен чрез силата на привличане.

Подобни частици според космолозите може да са ключът към обяснението на процеса на разширение на Вселената, съществуването на Тъмна материя и редица други загадки на света.

Неутринната обсерватория IceCube се е опитала да открие следи от стерилни неутрино с маса около 1 електронволта, като наблюдавала потока космически мюонни неутрино, става ясно от статия, приета за публикация в изданието Physical Review Letters.

Както съобщават учените, ако неутрино с такава маса съществува действително, то тогава част от мюонните антинеутрино, раждащи се в горните слоеве на атмосферата, ще се превръщат не в електронни или тау неутрино, а в стерилни неутрино, ако тяхната енергия е достатъчно висока.

В резултат на това броят на заредените частици с подобна енергия, които те пораждат при преминаване през атмосферата, трябва значително да се снижава в сравнение с по-малко „енергийните“ частици.

Ръководени от тази идея, участниците в колаборацията IceCube са се опитали да намерят следи от подобно „изчезване“ на антинеутриното в данните, които антарктическата обсерватория е събирала през 2011 и 2012 година при наблюдения на частиците, чиято енергия не превишавала 20 тераелектронволта.

Според учените, те не са успели да открият подобна загуба на антинеутрино. Това говори, че стерилни неутрино с маса около 1 електронволт, предсказани от теоретиците въз основа на странността в честотата на превръщането на различни сортове неутрино едно в друго, не съществуват с вероятност 99%.

И все пак, както подчертават учените от IceCube, подобно откритие не означава, че подобни частици не съществуват изобщо – резултатите от тяхното търсене са стеснили съществено рамките, в които може да съществуват стерилни неутрино, но не са ги ликвидирали изцяло.

Напълно е възможно обсерваторията да открие такива частици след анализ на други данни, заключават авторите на статията.