تؤكد النتائج الجديدة من تجربة Baksan على التحولات المعقمة (BEST) وجود شذوذ يشير إلى إمكانية فيزيائية جديدة.
النيوترينو المعقم ، أساسيات الفيزياء بين تفسيرات النتائج الشاذة.
تؤكد النتائج العلمية الجديدة حالة شاذة شوهدت في التجارب السابقة ، والتي قد تشير إلى جسيم أولي جديد لم يتم تأكيده بعد ، وهو النيوترينو المعقم ، أو تشير إلى الحاجة إلى تفسير جديد لجانب من جوانب فيزياء النموذج القياسي، مثل المقطع العرضي للنيوترينو ، والذي تم قياسه لأول مرة منذ 60 عامًا. مختبر لوس ألاموس الوطني هو المؤسسة الأمريكية الرائدة التي تتعاون في تجربة باكسان حول التحولات المعقمة (BEST) ، والتي تم نشر نتائجها مؤخرًا في المجلات. خطابات المراجعة المادية و مراجعة البدنية ج.
قال ستيف إليوت ، كبير المحللين في أحد الفرق التي تقوم بتقييم البيانات وعضو قسم الفيزياء في لوس ألاموس: “النتائج مثيرة للغاية”. “هذا بالتأكيد يعيد التأكيد على الشذوذ الذي رأيناه في التجارب السابقة. لكن ما يعنيه هذا ليس واضحًا. هناك الآن نتائج متضاربة حول نيوترينوات معقمة. إذا أشارت النتائج إلى إساءة فهم الفيزياء النووية أو الذرية الأساسية ، فسيكون ذلك مثيرًا للاهتمام أيضًا “. من بين الأعضاء الآخرين في فريق Los Alamos رالف ماسارزيك وإنووك كيم.
يقع في أعماق الأرض في مرصد باكسان للنيوترينو في جبال القوقاز في روسيا ، الهدف المكتمل من منطقتين من الغاليوم ، على اليسار ، يحتوي على خزان داخلي وخارجي من الغاليوم ، والذي يتم تشعيعه بواسطة مصدر إلكترون نيوترينو. الائتمان: AA Shikhin
أكثر من ميل تحت الأرض في مرصد باكسان للنيوترينو في جبال القوقاز الروسية ، أفضل استخدام لـ 26 قرصًا مشعًا من الكروم 51 ، وهو نظائر مشعة اصطناعية من الكروم ومصدر 3.4 ميغا بيكوري لنيوترينو الإلكترون ، لإشعاع خزان داخلي وخارجي من الغاليوم ، مادة لينة ، معدن فضي استخدم أيضًا في تجارب سابقة ، على الرغم من أنه كان يستخدم سابقًا في خزان واحد. ينتج التفاعل بين نيوترينوات الإلكترون من الكروم 51 والغاليوم نظير الجرمانيوم 71.
كان المعدل المقاس لإنتاج الجرمانيوم 71 أقل بنسبة 20-24٪ من المتوقع بناءً على النمذجة النظرية. يتماشى هذا التناقض مع الشذوذ الذي شوهد في التجارب السابقة.
يعتمد BEST على تجربة النيوترينو الشمسي ، تجربة الغاليوم السوفيتية الأمريكية (SAGE) ، والتي كان فيها مختبر لوس ألاموس الوطني مساهماً رئيسياً ، ابتداءً من أواخر الثمانينيات. استخدمت تلك التجربة أيضًا مصادر الغاليوم والنيوترينو عالية الكثافة. أشارت نتائج تلك التجربة وغيرها إلى وجود عجز في نيوترينوات الإلكترون – وهو تناقض بين النتائج المتوقعة والفعلية التي أصبحت تُعرف باسم “شذوذ الغاليوم”. يمكن أن يكون تفسير العجز دليلاً على التذبذبات بين نيوترينو الإلكترون وحالات النيوترينو المعقمة.
مجموعة من 26 قرصًا مشعًا من الكروم 51 هي مصدر النيوترينوات الإلكترونية التي تتفاعل مع الغاليوم وتنتج الجرمانيوم 71 بمعدلات يمكن قياسها مقابل المعدلات المتوقعة. الائتمان: AA Shikhin
تكررت نفس الحالة الشاذة في أفضل تجربة. تشمل التفسيرات المحتملة مرة أخرى التذبذب في نيوترينو معقم. قد يشكل الجسيم الافتراضي جزءًا مهمًا من المادة المظلمة ، وهو شكل محتمل للمادة يعتقد أنه يشكل الغالبية العظمى من الكون المادي. قد يحتاج هذا التفسير إلى مزيد من الاختبارات ، لأن القياس لكل خزان كان متماثلًا تقريبًا ، وإن كان أقل من المتوقع.
تشمل التفسيرات الأخرى للشذوذ احتمال وجود سوء فهم في المدخلات النظرية للتجربة – أن الفيزياء نفسها تتطلب إعادة صياغة. يشير إليوت إلى أن المقطع العرضي لنيوترينو الإلكترون لم يسبق قياسه بهذه الطاقات. على سبيل المثال ، المدخل النظري لقياس المقطع العرضي ، والذي يصعب تأكيده ، هو كثافة الإلكترون في النواة الذرية.
تمت مراجعة منهجية التجربة بدقة لضمان عدم حدوث أخطاء في جوانب البحث ، مثل وضع مصدر الإشعاع أو عمليات نظام العد. قد تتضمن التكرارات المستقبلية للتجربة ، إذا تم إجراؤها ، مصدر إشعاع مختلف مع طاقة أعلى وعمر نصف أطول وحساسية لأطوال موجات التذبذب الأقصر.
مراجع:
“نتائج تجربة باكسان حول التحولات المعقمة (أفضل)” بقلم في.ف.بارينوف وآخرون ، 9 يونيو 2022 ، خطابات المراجعة المادية.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.128.232501
“البحث عن انتقالات إلكترون-نيوترينو إلى حالات معقمة في أفضل تجربة” بقلم في في بارينوف وآخرون ، 9 يونيو 2022 ، مراجعة البدنية ج.
DOI: 10.1103 / PhysRevC.105.065502
التمويل: قسم الطاقة ، مكتب العلوم ، مكتب الفيزياء النووية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
