Эксперимент STEREO исключил существование легких "стерильных нейтрино"

Участники научной коллаборации STEREO резко сузили поле поисков "стерильных нейтрино" - одной из возможных форм темной материи, в ходе наблюдений за формированием антинейтрино при распадах атома урана-235. Проведенные физиками замеры почти полностью исключают возможность существования самых легких форм этих частиц, пишут исследователи в статье в журнале Nature.

"Эксперимент STEREO был запущен для изучения аномалий, открытых в нейтринных потоках, исходящих от ядерных реакторов. Проведенные нами замеры, с одной стороны, подтвердили существование этих аномалий, но при этом они исключают возможность наличия во Вселенной самых легких форм "стерильных нейтрино", потенциально объясняющих эти расхождения", - пишут исследователи.

Стерильные нейтрино - гипотетический четвертый тип этих элементарных частиц, не вписывающийся в Стандартную модель физики частиц. Они заметно тяжелее других нейтрино и не взаимодействуют с другой материей никак иначе кроме как посредством гравитации. Ученые серьезно задумались об их существовании после того, как нобелевские лауреаты Артур Макдональд и Такааки Каджита доказали в начале текущего столетия, что остальные нейтрино обладают ненулевой массой.

Следы этих частиц физики пытаются найти уже достаточно долгое время, однако пока этого не удалось сделать. Лишь в мае 2018 года участники проекта MiniBooNE получили первые серьезные намеки на то, что стерильные нейтрино действительно существуют, однако в 2022 году физики не смогли подтвердить этого в рамках последующего эксперимента MicroBooNE.

Схожие результаты получили физики, объединившие свои усилия в рамках научной коллаборации STEREO, нацеленной на поиски следов "стерильных нейтрино" в следах распадов атомов урана-235. В ее рамках исследователи из Франции, Германии, Великобритании и Марокко разработали специализированный детектор нейтрино STEREO, способный сверхточно замерять спектр потока частиц антинейтрино.

Этот научный прибор был установлен в 2016 году рядом с экспериментальным ядерным реактором ILL HFR во французском Гренобле. На протяжении последующих четырех лет STEREO непрерывно замерял энергетический спектр различных форм антинейтрино, возникавших при распадах атомов урана-235 внутри реактора. Для получения подобных сведений ученые отслеживали вспышки света, возникавшие при столкновениях антинейтрино с протонами в жидкой материи детектора STEREO.

За все время работы данный прибор зафиксировал свыше 107 тыс. подобных вспышек, что позволило физикам проверить, превращается ли часть антинейтрино, возникших в ходе распадов атомов урана-235, в одну или несколько форм "стерильных нейтрино" до, во время и после прохождения через детектор. Для этого ученые просчитали, как должен выглядеть энергетический спектр потока этих частиц при отсутствии и наличии этих частиц и сравнили результаты этих расчетов с замерами STEREO.

С одной стороны, это сравнение подтвердило, что аномалии в поведении нейтрино действительно существуют, но при этом оно фактически полностью исключило существование легких форм "стерильных нейтрино", обладающих массой в несколько электронвольт. По словам физиков, это открытие будет особенно интересным для участников российского проекта BEST, которым удалось в июле 2022 года подтвердить существование одной из аномалий, связанных со "стерильными нейтрино".

Источник: ТАСС

Источник фото:nplus1