Resultater fra NEOS -eksperimentet på sterile neutrinoer adskiller sig delvis fra de teoretiske forventninger

Kaldet som "spøgelsespartikler, "neutrinoer har ingen elektrisk ladning, og deres masser er så små, at de er svære at observere. Solen, atomreaktorer, supernovae -eksplosioner skaber dem, når deres kerner gennemgår et radioaktivt henfald, kendt som beta -henfald. Center for Underjordisk Fysik, inden for Institute for Basic Science (IBS) førte Neutrino Experiment for Oscillation at Short Baseline (NEOS) til at undersøge de mest undvigende neutrinoer, de såkaldte 'sterile neutrinoer'. Deres resultater er nu tilgængelige i journalen Fysisk gennemgangsbreve .

Neutrinoer fundet indtil nu findes i tre typer, eller smagsstoffer:elektronneutrino, muon neutrino, og tau neutrino. Neutrinoer kan skifte fra en type til en anden, gennem et fænomen kaldet neutrino -oscillation. Interessant nok, tidligere forsøg målte disse svingninger og fandt en anomali i dataene:antallet af målte neutrinoer er omkring 7% lavere end den forudsagte værdi. Forskere har foreslået, at disse forsvindende neutrinoer, forvandle sig til en fjerde type neutrinoer, det er de sterile neutrinoer.

Forsøget fandt sted inde i Hanbit atomkraftværket i Yeonggwang (Sydkorea), en standard atomreaktor, der forventes at producere 5,1020 neutrinoer pr. sekund, som biprodukter af reaktionen, der genererer atomkraft.

For det første, forskerne måtte overvinde problemet med baggrundsignaler til stede i atmosfæren, der kunne forhindre neutrinodetektering. En løsning var at installere detektoren under jorden, så tæt som muligt på reaktorens kerne, hvor beta -henfaldsreaktionen finder sted. I dette tilfælde, neutrino -detektoren blev installeret 24 meter fra kernen, i en struktur kaldet senegalleri. Detektoren var beskyttet af flere lag blyblokke, som beskytter detektoren mod gammastråler, og af boret polyethylen til blokering af neutroner.

Forskere målte antallet af elektronneutrinoer ved hjælp af en detektor, som indeholder en kaldet væskescintillator, der producerer et lyssignal, når en neutrino interagerer med det. De sammenlignede derefter deres resultater med data hentet fra andre forsøg og teoretiske beregninger. I nogle tilfælde stemmer NEOS -resultater overens med de tidligere data, men i andre tilfælde var de forskellige. For eksempel, dataene viser, at der er en uforklarlig overflod af neutrinoer med energi på 5 MeV (Mega-elektronvolt), kaldet "the 5 MeV bump", meget højere end den, der var forudsagt fra teoretiske modeller.

Forsøget lykkedes at måle elektronneutrinoer med stor præcision og lave baggrundsignaler. Imidlertid, sterile neutrinoer blev ikke påvist og forbliver nogle af de mest mystiske partikler i vores univers. Resultaterne viser også, at det er nødvendigt at opstille nye grænser for påvisning af sterile neutrinoer, da svingningerne, der konverterer elektronneutrinoer til sterile neutrinoer, sandsynligvis er mindre end tidligere vist. "Disse resultater betyder ikke, at der ikke findes sterile neutrinoer, men at de er mere udfordrende at finde, end man tidligere troede, "forklarer OH Yoomin, en af ​​forfatterne til denne undersøgelse.