Forskere tester nøgle neutrinomodel ved Large Hadron Collider

CMS-samarbejdet ved Large Hadron Collider (LHC) har udført en ny test på en model, der blev udviklet til at forklare den lille masse af neutrinoer, elektrisk neutrale partikler, der skifter type, når de rejser gennem rummet.

I standardmodellen for partikelfysik får de partikler, der ikke kan nedbrydes til mindre bestanddele, såsom kvarker og elektroner, deres masse gennem deres interaktioner med et fundamentalt felt forbundet med Higgs-bosonen. Neutrinoerne er dog undtagelsen her, da denne Higgs-mekanisme ikke kan forklare deres masse. Fysikere undersøger derfor alternative forklaringer på massen af ​​neutrinoer.

En populær teoretisk forklaring er en mekanisme, der parrer en kendt let neutrino med en hypotetisk tung neutrino. I denne model spiller den tungere neutrino rollen som et større barn på en vippe og løfter den lettere neutrino for at give den en lille masse. Men for at denne vippemodel skal fungere, skal neutrinoerne være Majorana-partikler, det vil sige deres egne antistofpartikler.

I sin nylige undersøgelse testede CMS-teamet vippemodellen ved at søge efter Majorana-neutrinoer produceret gennem en specifik proces, kaldet vektor-boson-fusion, i data fra højenergikollisioner ved LHC indsamlet af CMS-detektoren mellem 2016 og 2018. Hvis de fandt sted, ville disse kollisionsbegivenheder resultere i to myoner (tyngre versioner af elektronen), der havde den samme elektriske ladning, to "jetstråler" af partikler, der havde en stor total masse og var bredt fra hinanden, og ingen neutrino.

Efter at have identificeret og fratrukket en baggrund af kollisionshændelser, der ser næsten det samme ud som de efterspurgte hændelser, fandt CMS-forskerne ingen tegn på Majorana-neutrinoer i dataene. De var dog i stand til at sætte nye grænser for en parameter i vippemodellen, der beskriver kvanteblandingen mellem en kendt let neutrino og en hypotetisk tung neutrino.

Resultaterne omfatter grænser, der overgår dem, der er opnået i tidligere LHC-søgninger efter en tung Majorana neutrino med en masse større end 650 milliarder elektronvolt (GeV), og de første direkte grænser for en tung Majorana neutrino, der har en masse større end 2 billioner elektronvolt (TeV) ) og op til 25 TeV.

Med LHC indstillet til at være tilbage i kollisionstilstand denne sommer, efter en vellykket genstart den 22. april, kan CMS-teamet se frem til at indsamle flere data og prøve vippen igen. + Udforsk yderligere

Søg efter sterile neutrinoer:Det hele handler om en bøjning i kurven