At finde sterile neutrinoer

Eksperimenter har opdaget anomalier, der antyder en ny type neutrino, en, der ville gå ud over standardmodellen for partikelfysik og måske åbne en portal til den mørke sektor. Men ingen har nogensinde direkte observeret denne hypotetiske partikel.

Nu er en kvantemørkt stofdetektor og en foreslået partikelaccelerator, der er opfundet af maskinlæring, klar til at bevise, om den sterile neutrino eksisterer.

IsoDAR-cyklotronen ville levere ti gange mere strålestrøm end nogen eksisterende maskine, ifølge teamet på MIT, der har designet det. Optager kun et lille underjordisk fodaftryk, cyklotronen kan give definitive tegn på sterile neutrinoer inden for fem år.

På samme tid, den intense stråle kunne løse et stort problem inden for kræftbehandling:at producere nok radioaktive isotoper til at dræbe kræftceller og scanne tumorer. Strålen kunne producere store mængder medicinske isotoper og endda lade hospitaler og mindre laboratorier lave deres egne.

"Der er en direkte forbindelse mellem den teknologi, der kan bruges til at forstå vores univers, og teknologien, der kan bruges til at redde menneskers liv, " sagde Loyd Waites, en MIT Ph.D. kandidat, der vil diskutere planerne på efterårsmødet 2021 i APS Division of Nuclear Physics.

Af de eksisterende sterile neutrino-jægere, en af ​​de mest kraftfulde i verden har en enkelt detektor. BISTET (udtales "dyr") kan lyde som en gigant, men eksperimentet bruger en kvantesensor til at måle nukleare rekyl fra "sparket" fra en neutrino.

Denne rene metode søger efter den mystiske partikel uden den ekstra hindring at lede efter dens interaktioner med normalt stof. Blot en måneds test gav et nyt benchmark, der dækker et bredt masseområde - anvendeligt til meget større sterile neutrino-eksperimenter som KATRIN.

"Dette indledende arbejde udelukker allerede eksistensen af ​​denne type sterile neutrinoer op til 10 gange bedre end alle tidligere henfaldseksperimenter, " sagde Kyle Leach, en lektor ved Colorado School of Mines, hvem præsenterer den første runde af resultater (for nylig rapporteret i Fysisk gennemgangsbreve ) til mødet.

BÆSTEN, et samarbejde mellem 30 videnskabsmænd fra 10 institutioner i Nordamerika og Europa, er også det første projekt, der med succes har brugt beryllium-7, betragtes som den ideelle atomkerne til den sterile neutrinojagt. Næste op:skalering af BeEST-opsætningen til mange flere sensorer, ved brug af nye superledende materialer.