Finální výsledky experimentu STEREO pohřbily sterilní neutrino  
Hypotéza o sterilním neutrinu padla. Ve vědě je jen málokdy něco hned na sto procent, ale v tomto případě prý jde o silnou ránu z milosti. Experiment STEREO, který nedávno běžel na výzkumném reaktoru ILL Grenoble, sice potvrdil, že existuje určitá anomálie v produkci antineutrin jadernými reaktory, ale zároveň přesvědčivě vyloučil, že by za to mohla sterilní neutrina. Tyto výsledky mají zásadní dopad na řadu odvětví fyziky.
Experiment STEREO. Kredit: MPIK / ILL Grenoble.
Experiment STEREO. Kredit: MPIK / ILL Grenoble.

Když milujete vědu, je to jako na divoké houpačce. Jednou jste svědky fascinujícího objevu, který zaplavuje svět opojnou vírou v možnosti výzkumu a jindy se zase zbortí oblíbená hypotéza, která neustála klíčový experiment. V tuto chvíli je smutno všem příznivcům sterilního neutrina, hypotetické částice, která má nebo spíše měla ambice být temnou hmotou.

 

Logo. Kredit: ILL Grenoble.
Logo. Kredit: ILL Grenoble.

V institutu Institut Laue–Langevin (ILL) ve francouzském Grenoble mají výzkumný jaderný reaktor, který je jedním z nejvíce výkonných zdrojů neutronů na světě a poskytuje nejsilnější trvalý proud neutronů ze všech podobných zařízení. Na tomto reaktoru běžel mezi lety 2017 a 2020 experiment STEREO, který zkoumal antineutrina.

 

Tým s příznačným názvem STEREO Collaboration právě zveřejnil v časopisu Nature souhrnné výsledky svého experimentu. Badatelé mimo jiné vyloučili dosavadní náznaky existence sterilního neutrina, se kterým přitom počítá řada teorií. Jde o výsledky se značným přesahem v mnoha odvětvích fyziky. Pro sterilní neutrino je to podle všeho konečná, i když i v částicové fyzice platí oblíbené „nikdy neříkej nikdy.“

 

Reaktorová hala ILL Grenoble. Kredit: Nerd bzh / Wikimedia Commons.
Reaktorová hala ILL Grenoble. Kredit: Nerd bzh / Wikimedia Commons.

Neutrina a antineutrina jsou elementární částice s nesmírně malou, ale podle všeho nenulovou hmotností. Velmi nerada interagují s jinými částicemi, což značně komplikuje jejich výzkum. V současné době známé tři neutrina (elektronové, mionové neutrino a tauonové neutrino) a tři odpovídající antineutrina.

 

V roce 2011 byla v experimentu MiniBooNE ve Fermilabu objevena anomálie, která spočívá v rozporu mezi předpovězenou a pozorovanou produkcí antineutrin v jaderných reaktorech. To vedlo k hypotéze o sterilním neutrinu, které by se mělo od ostatních neutrin lišit tím, že nepodléhá ani slabé jaderné interakci. Takové neutrino přitom bylo velmi slušným kandidátem na temnou hmotu.

 

Pátrání po sterilním neutrinu bylo jedním z hlavních úkolů experimentu STEREO, který byl založený na speciálním detektoru neutrin, umístěným 10 metrů od jádra reaktoru v ILL Grenoble. Experiment za dobu svého provozu detekoval více než 100 tisíc neutrin. Vědci potvrdili, že opravdu existuje anomálie v produkci antineutrin jaderným reaktorem. Ale zároveň přesvědčivě vyvrátili, že by tato anomálie byla založena na existenci sterilního neutrina.

 

Jak uvádí jeden z vedoucích odborníků STEREO Collaboration Christian Buck z německého Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) v Heidelbergu, nenašli ani stopu po sterilním neutrinu. Zmíněná anomálie je podle něj zřejmě důsledkem problémů se statistikou kolem rozpadů částic v reaktoru, kvůli nimž se predikce liší od pozorování. Tedy výpočetní chyba. Každopádně jde o velmi silné zamítnutí sterilního neutrina a současně slušnou podporu pro stávající Standardní model s jeho uspořádáním známých neutrin. Zamáčkněme slzu a jede se dál. Temná hmota se sama neobjeví.

 

Video: The Institut Laue-Langevin, a member of the Grenoble GIANT alliance

 

Literatura

MPIK 11. 1. 2023.

Nature 613: 257–261.

Datum: 12.01.2023
Tisk článku

Související články:

Nadsvětelnou rychlost neutrin má na svědomí špatně zapojený kabel     Autor: Redakce (23.02.2012)
Agónie nové fyziky pokračuje: Observatoř IceCube nenašla sterilní neutrina     Autor: Stanislav Mihulka (10.08.2016)
Experiment MiniBooNE narazil na slibnou stopu sterilních neutrin     Autor: Stanislav Mihulka (03.06.2018)
Do Antarktidy vrazilo monstrózní antineutrino a spustilo nikdy neviděný jev     Autor: Stanislav Mihulka (13.03.2021)
Magnetka mionu míří k nové fyzice     Autor: Vladimír Wagner (08.04.2021)
Limita na hmotnost neutrina se díky spektrometru KATRIN snížila     Autor: Vladimír Wagner (16.02.2022)
Největší narušení kombinované CP symetrie     Autor: Vladimír Wagner (02.04.2022)
Sterilní neutrino, prosím opět na scénu!     Autor: Dagmar Gregorová (19.06.2022)



Diskuze:

Možná při experimentu zapoměli,

Karel Ralský,2023-01-13 16:27:48

hodinky které jim změří přesně čas v blízkosti rozpadů částic neboť tam se může skrývat jádro pudla.Už jsem na to upozorňoval pře lety kdy byla diskuze o Evropském urychlovači.

Odpovědět

hmotnost antineutrina elektronového

Florian Stanislav,2023-01-13 13:52:03

Asi jsem mimoň, odečet jsem hmotnost protonu + elektronu od hmotnosti neutronu. Výsledek by měla být hmotnost elektrového antineutrina.
Beta rozpad – β−: rozpad neutronů v atomovém jádře, jehož výsledkem je elektron, proton a elektronové antineutrino.
1,67492749804E-27 kg neutro
1,67262192369E-27 kg proton
9,10938370150E-31 kg elektron
1,39463597985E-30 kg elektronové neutrino

Odpovědět


Re: hmotnost antineutrina elektronového

Vojtěch Kocián,2023-01-13 14:16:26

Beta minus rozpad vyprodukuje kromě částic i energii, které je odnášena těmi částicemi jako kinetická. Tam je schovaná naprostá většina té hmotnosti, která Vám vyšla pro elektronové antineutrino.

Odpovědět


Re: Re: hmotnost antineutrina elektronového

Florian Stanislav,2023-01-13 20:43:50

Ano, děkuji.
I samotné neutrony mohou mít velmi rozdílnou kinetickou energii. Neutron vázaný v atomovém jádře je stabilní částicí ( vyjma beta radiaktivních atomů), naopak volný neutron je nestabilní a má střední dobu života o něco málo kratší než 15 minut.
Energie záření beta je rozdílná podle druhu rozpadajícího se jádra.
https://www.fbi.vsb.cz/export/sites/fbi/050/.content/galerie-souboru/studijni-materialy/zareni.pdf
str.5 .
214 Pb -->214 Bi, záření beta , E=0,6 MeV. Obvyklá doba poločasu rozpadu beta jsou tam uvedeny minuty, hodiny až dny a energie desetiny MeV až 1,97 MeV. Předpokládaná klidová hmotnost neutrina < 0,12 eV/c2
se tam asi nehledá snadno.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace