Biljoner neutrinoer, eller spökpartiklar, passerar genom oss varje sekund. Medan forskare vet detta faktum, de vet inte vilken roll neutriner spelar i universum eftersom de är djävulskt svåra att mäta.

Nya mätningar av neutrinooscillationer, observerad vid IceCube Neutrino -observatoriet på sydpolen, har belyst enastående frågor om neutrinoers grundläggande egenskaper. Dessa nya mätningar av neutrinoer när de ändras från en typ till en annan medan de reser presenterades vid American Physical Society Meeting i Washington. De kan hjälpa till att fylla viktiga luckor i standardmodellen, teorin som beskriver beteendet hos grundläggande partiklar vid varje energiskala forskare har kunnat mäta.

"Medan standardmodellen är en korrekt teori, det lämnar gapande hål, som den mörka materiens natur och hur ett universum fyllt med materia, snarare än anti-materia, uppstod från Big Bang. Vi vet inte hur vi ska fylla dem ännu, "sa Tyce DeYoung, MSU docent i fysik och astronomi. "Vi hoppas att genom att mäta egenskaperna hos neutrinoer, såsom deras massor och hur de förvandlas eller svänger från en till en annan, vi kan få några ledtrådar till dessa öppna frågor."

Neutrinos är konstiga partiklar. Till skillnad från andra elementära partiklar som utgör vanlig materia, såsom elektroner och kvarker, neutriner har ingen elektrisk laddning. De är också minst en miljon gånger lättare än någon annan partikel som vetenskapen känner till. Faktiskt, deras massor är så små forskare har ännu inte kunnat mäta dem exakt.

Med detta i åtanke, DeYoung jämför sitt arbete med en fisketur, en där forskare inte är helt säkra på det bästa betet att använda. "Fiske" genom Antarktis is, fastän, ger lovande resultat och begränsar sökningen.

"Som fysiker, vi hoppades att Higgs -bosonen skulle peka oss på fysiken som ligger bortom standardmodellen; tyvärr, våra mätningar av Higgs har inte gett många ledtrådar, " Sa DeYoung. "Så vi hoppas att vi kan hitta något genom att studera neutriner. IceCube detekterar neutrinoer med ett bredare spektrum av energier och avstånd än andra experiment, så vi kastade ett brett nät. "

Energiska neutrinoer som produceras av kosmiska strålar som träffar jordens atmosfär kan detekteras på Sydpolen, använda den antarktiska isen som en partikeldetektor som ingen annan på planeten.

IceCube -data tyder på att en art neutrino kan innehålla exakt lika stora mängder av två neutrino "smaker".

"Neutrinos har en vana att förändras, eller oscillerande, mellan tre typer, vi kallar dem smaker, sade Joshua Hignight, MSU -forskarassistenten som presenterade de nya resultaten vid mötet. "Så, om en neutrino är en exakt lika blandning av två smaker, det kan vara en överraskande slump eller det kan finnas en djupare anledning till att det kommer från fysiken bortom standardmodellen. "

Dessa mätningar är konsekventa från resultat från andra experiment med neutrinos med lägre energi, men om denna smakblandning är exakt balanserad förblir under debatt. IceCube-fysikerna kommer att fortsätta att förfina sin analys och samla in mer data. Framtida data kommer att göra det möjligt att göra dessa mätningar mer exakt, Sa DeYoung.

IceCube är världens största neutrino -detektor, använder en miljard ton av Antarktis iskappa under amerikanska Amundsen-Scott South Pole Station för att observera neutrinoer. Det drivs av ett samarbete mellan 300 fysiker från 48 universitet och nationella laboratorier i 12 länder. Byggandet möjliggjordes av stöd från National Science Foundation och andra internationella finansieringsorgan.