Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci učinili významný krok k vyřešení dlouholeté záhady v oblasti částicové fyziky, když nenašli žádné stopy po částici, od které si mnozí vysvětlení celé záhady slibovali.
Mezinárodní skupina, včetně vědců z Univerzity v Manchesteru, pracující na experimentu MicroBooNE v Fermiho národní urychlovačové laboratoři Ministerstva energetiky USA, oznámila, že nenašla žádné důkazy o existenci čtvrtého typu neutrina, tzv. sterilního neutrina.
Po desetiletí fyzikální experimenty pozorovaly neutrina chovající se způsobem, který neodpovídá Standardnímu modelu částicové fyziky. Jedním z nejslibnějších vysvětlení byla existence sterilního neutrina, pojmenovaného tak proto, že se předpokládá, že vůbec neinteraguje s hmotou, zatímco ostatní neutrina mohou. Sterilní neutrina by mohla procházet vesmírem téměř nepozorovaně.
Pomocí vysoce citlivého detektoru MicroBooNE, umístěného na dvou různých neutrinových paprscích, vědci několik let pozorovali chování tisíců neutrin. Pokud by čtvrté neutrino existovalo, zanechalo by jasnou stopu. Výsledek ukazuje, že neexistují žádné důkazy, a s 95% jistotou vylučuje vysvětlení pomocí sterilního neutrina jako částice jediného typu.
Existují tři známé typy neutrin: mionová, elektronová a taunová. Během svého pohybu z jednoho typu na druhý přecházet. Tento přechod však nelze plně vysvětlit současným Standardním modelem. Některé dřívější experimenty – LSND a MiniBooNE – např. přinesly pozorování naznačující, že mionová neutrina oscilují na elektronová neutrina na kratší vzdálenosti, než by mělo být možné.
„Experimenty zaznamenali změnu typu neutrina na délkové škále, která prostě není v souladu s existencí pouze tří typů neutrin,“ uvádí spoluautor studie J. J. Evans z University of Manchester, „a nejoblíbenějším vysvětlením této anomálie byla existence sterilního neutrina.“
Experiment shromažďoval data od roku 2015 do roku 2021 a pozoroval neutrina z Booster Neutrino Beam a NuMI beam v Fermilabu. MicroBooNE je prvním experimentem, který provedl hledání sterilního neutrina pomocí jednoho detektoru a dvou paprsků současně. To snižuje nejistotu výsledků a umožňuje vyloučit téměř celou dosud preferovanou oblast vlastností sterilního neutrine.
Ačkoli tento výsledek vylučuje jedno vysvětlení anomálií pozorovaných v chování neutrin, záhada sama o sobě zůstává.
Search for light sterile neutrinos with two neutrino beams at MicroBooNE, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09757-7
Zdroj: University of Manchester / Phys.org, přeloženo / zkráceno
