Нейтрино является одной из самых загадочных элементарных частиц, второй из наиболее распространенных частиц во Вселенной после фотонов, частиц света. Согласно Стандартной Модели физики элементарных частиц существует три типа нейтрино - электронное нейтрино, мюонное и тау-нейтрино, и загадочность этих частиц заключается в том, что нейтрино могут колебаться, т.е. переходить от одного типа к другому спонтанно или под влиянием различных факторов. Но в последнее время результаты некоторых научных экспериментов указывают на то, что существует еще один тип частиц нейтрино, так называемые стерильные нейтрино.
В прошлом году группой ученых была опубликована работа, ставящая под сомнение возможность существования стерильных нейтрино. И не так давно ученые, используя данные эксперимента MiniBooNE, совмещенные с данными от датчика Liquid Scintillator Neutrino Detector, получили первые существенные доказательства факта существования стерильного нейтрино.
MiniBooNE - это датчик, который улавливает нейтрино, рождающиеся при столкновении луча протонов с мишенью из определенного материала на установке в Лаборатории имени Ферми в Иллинойсе. Это сфера, диаметром 12.2 метра, заполненная 800 тоннами специальных углеводородов. Когда частица нейтрино ударяет в молекулу углеводорода, возникает слабая вспышка света. Фотонные ламповые усилители превращают эти вспышки в электрические сигналы, по параметрам которых компьютер может рассчитать время, место столкновения и вид элементарной частицы.
Доказательства, полученные экспериментом MiniBooNE, показывают, что количество зарегистрированных датчиком электронных нейтрино в единицу времени составляет 460.5 плюс/минус 95.8. Это гораздо больше, чем ожидалось и чем должно быть согласно Стандартной Модели. Такое несоответствие можно объяснить только наличием новой частицы, которая совершила колебание в сторону электронного нейтрино на общем фоне колебаний от мюонных в тау-нейтрино.
Ученые-физики озадачены и взволнованы предполагаемым открытием, ведь стерильное нейтрино может стать первой элементарной частицей, обнаруженной после того, как физики CERN обнаружили бозон Хиггса в 2012 году. И стерильное нейтрино может стать первой частицей, существование которой выходит за рамки Стандартной Модели.
Окончательная точка над "i" в вопросе существования стерильного нейтрино может быть поставлена в ходе экспериментов KPipe и IsoDAR, проведение которых планируется в Японии, и дополнительных данных, которые предстоит собрать датчику MiniBooNE. "Эксперименты следующего поколения разрабатываются с прицелом на решение данной проблемы" - пишут исследователи, - "Их результаты смогут или закрыть эту главу полностью, или предоставить окончательные подтверждения".
