Sciencemag.cz
Doporučujeme
Několik fyzikálních teorií předpokládá existenci čtvrtého typu neutrin, tzv. sterilních. Experimenty provedené v rámci projektu Stereo je však nepotvrdily. Dále tedy platí, že známe tři typy neutrin, elektronová, mionová a tauonová, která se pomocí oscilace mohou měnit jedno v druhé.
V roce 2011 se zjistila anomálie mezi pozorovaným a předpovídaným tokem antineutrin vyzařovaných jadernými reaktory. To vyvolalo hypotézu o existenci doplňkového neutrinového stavu, který by byl sterilní, tj. neinteragoval prostřednictvím slabé síly, ale pouze gravitačně. Tato částice by také mohla případně vysvětlit fyzikální jevy, které dosud nejsou zcela pochopeny, a to včetně temné hmoty. (Poznámka: zde se počítá se symetrií mezi hmotou a antihmotou, tj. co se zjistí u antineutrin, platí i pro neutrina.)
K ověření hypotézy o sterilních neutrinech a určení jejich vlastností byl navržen experiment Stereo, který v roce 2017 uvedli do provozu na výzkumném jaderném reaktoru s vysokým průtokem v Institut Laue-Langevin v Grenoble. Detektor byl umístěn pouhých 10 metrů od aktivní zóny reaktoru. Buňky detektoru byly odstíněny od vnějšího prostředí a měly ideální polohu pro velmi přesné hledání signatur sterilních neutrin: v malé vzdálenosti od reaktoru by se měly objevit na poloze závislé deformace v jejich rozložení energie.
Vědci nyní zveřejnili své nejnovější výsledky kombinující celý soubor postupně získaných dat. Anomálie v toku neutrin vyzařovaných jadernými reaktory se potvrdila, sterilní neutrina však její příčinou podle všeho nejsou.
„V letech 2017 až 2020 jsme pozorovali celkem více než 100 000 neutrin, ale v rámci těchto měření se nám nepodařilo najít žádnou stopu potenciálních sterilních neutrin,“ uvádí Christian Buck z Max-Planck-Institut für Kernphysik v Heidelbergu, jeden z vedoucích výzkumníků experimentu Stereo. „Pozorované anomálie s největší pravděpodobností vyplývají spíše z podceněných nepřesností v datech z radioaktivních rozpadů použitých pro předpověď toku.“ (Poznámka: což snad lze chápat tak, že jde spíše o nějaké nejasnosti ohledně statistiky než o fyzikální problém?)
Kromě hledání sterilních neutrin poskytuje experiment Stereo také dosud nejpřesnější měření spektra antineutrin ze štěpení uranu 235. Má být použito jako referenční spektrum pro budoucí vysoce přesné experimenty, jejich cílem bude určit hierarchii hmotností neutrin nebo testovat standardní model za nízkých energií.
Výsledky lze brát jako podporu Standardního modelu ve stávající podobě (tj. už upraveného tak, aby neutrina měla nenulovou klidovou hmotnost; bez toho by nemohla existovat oscilace mezi jejich jednotlivými typy).
David Lhuillier, STEREO neutrino spectrum of 235U fission rejects sterile neutrino hypothesis, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05568-2. www.nature.com/articles/s41586-022-05568-2
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org
