Ordningen af ​​neutrinomasser kan afsløres ved at måle dem, der produceres i Jordens atmosfære

En gruppe fysikere, tre med Harvard University's Institut for Fysik og Laboratorium for Partikelfysik og Kosmologi, og den fjerde med University of Liverpool, har fundet beviser, der tyder på, at yderligere målinger af neutrinoer genereret i Jordens atmosfære kunne bruges til at afsløre, hvordan de tre typer neutrinomasser er bestilt.

I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Physical Review X , C. A. Argüelles, I. Martínez-Soler, M. Jin og P Fernández, beskriver, hvordan de udførte en analyse af de forventede følsomheder af nuværende og nær fremtidig vand/is-Cherenkov atmosfæriske neutrinoeksperimenter, som de kan relatere til de tre typer af neutrinoscillationer.

Josh Spitz, fysiker ved University of Michigan, har udgivet et nyheder og synspunkter i Nature skitserer det arbejde, som teamet har udført på denne nye indsats.

Neutrinoer er subatomare partikler, og der er tre kendte varianter; elektron-neutrino, muon-neutrino og tau-neutrino - dens type menes at være indstillet, når den skabes. Neutrinoer kan skabes på en række forskellige måder, såsom under en supernova eller anden større astral begivenhed. Interessant nok kan de også skifte fra en type til en anden, for eksempel når de passerer gennem en planet. Sådan en ændring er kendt som kvanteblanding.

Forskere har studeret neutrinoer med håbet om, at det vil hjælpe med at låse op for nogle af de store mysterier, der forbliver i fysikken, såsom tyngdekraftens natur og mørkt stof. Som holdet på denne nye indsats bemærker, ville udvikling af måder til mere præcist at måle neutrinoer føre til en bedre forståelse af, hvordan blanding fungerer. Et mål er at bestemme massen af ​​de tre typer neutrinoer.

Fysikere studerer neutrinoer på en række forskellige måder, såsom ved at generere dem ved hjælp af partikelacceleratorkollidere, ved at observere dem i naturen og ved at studere de midler, hvormed de genereres i Jordens atmosfære, når kosmiske stråler kolliderer med atmosfæriske atomer. Det er på denne tredje metode, at forskerholdet har fokuseret deres indsats.

Nuværende bestræbelser på at studere sådanne neutrinoer involverer typisk bygning af vand- eller iskamre med fotodetektorer, der er følsomme nok til at fange neutrinoer, når de kolliderer med atomer i tanken. Ved at studere lysmønsteret, der udsendes under sådanne kollisioner, kan forskere bestemme, hvilken type neutrino der er involveret, dens energiniveau og hvor langt den rejste før kollisionen fandt sted.

Ved at analysere et stort udsnit af sådanne kollisioner og de data, de har afsløret hidtil, fandt forskerholdet ud af, at information samler en hastighed, der skulle gøre det muligt at bestemme masserne af de tre typer neutrinoer inden år 2030.

Flere oplysninger: C. A. Argüelles et al., Measuring Oscillations with a Million Atmospheric Neutrinos, Physical Review X (2023). DOI:10.1103/PhysRevX.13.041055

Josh Spitz, Neutrino-hemmeligheder kunne afsløres af Jordens atmosfære, Naturen (2023). www.nature.com/articles/d41586-023-04085-0

Journaloplysninger: Natur , Fysisk gennemgang X

© 2023 Science X Network