MINERvA -samarbetet analyserade data från interaktionen mellan en antineutrino - en neutrinos antimateripartner - med en kärna. De blev förvånade över att hitta bevis för att antineutriner interagerade med par av partiklar inuti kärnan. De hade förväntat sig att antineutriner skulle interagera med bara enstaka protoner eller neutroner. För att se detta bevis, laget jämförde sina antineutrino -data med en modell av dessa interaktioner. Modellen baserades på en tidigare analys av neutrino -interaktioner vid MINERvA som publicerades för två år sedan.

Forskare använder neutrino -mätningar för att avgöra varför vårt universum består av materia snarare än antimateria - det vill säga varför materia överträffade antimateria i början av vårt universum. Svaret avser ett fenomen som kallas CP -överträdelse. Neutrinos - allestädes närvarande, svårfångade partiklar – skulle kunna innehålla svaret. Sökningar efter CP -kränkning beror på att man jämför neutrino- och antineutrino -prover och letar efter små skillnader. Stor, okända skillnader mellan neutrino- och antineutrino -reaktionshastigheter i en detektor (som endast består av materia) skulle dölja närvaron eller frånvaron av CP -signaturer. MINERvAs nya analys avslöjar mycket om hur bra modellerna klarar sig och var de kommer till kort. Teamet konvergerar om bättre modeller som beskriver både neutrino- och antineutrino -data.

Det är ingen hemlighet att neutrinoer ändrar smak, eller svänga, när de reser från en plats till en annan. Mängden de ändrar beror på hur mycket tid de har att ändra. Denna tid är direkt relaterad till avståndet neutrinoen reste och energin i själva neutrino. Det är enkelt att mäta avståndet. Det svåra är att mäta neutrinoenergin.

Experiment gör detta genom att mäta energierna hos partiklar som produceras av neutrino när det interagerar i detektorerna. Men vad händer om en av de producerade partiklarna, till exempel, en neutron, lämnar knappt någon av sin energi i detektorn?

Oscillationsexperiment måste förutsäga hur mycket energi som går förlorad och sedan korrigera för den förlusten. Dessa förutsägelser beror på exakta modeller för hur neutrinoer interagerar. Dessa modeller måste vara rätt, inte bara för neutrinoer utan också för antineutrinos, som är särskilt bra på att göra neutroner.

MINERvA -samarbetet analyserade data från interaktioner mellan antineutrinos som producerade positivt laddade muoner. Forskare tittade på både momentum och energi som överfördes till kärnan i dessa interaktioner. Genom att fokusera på den kinematiska regionen där endast en neutron ska slås ut, de tittade på situationen i värsta fall:Det mesta av energin försvinner. På det här sättet, forskare mätte direkt effekterna av en ofullkomlig modell för saknad energi.

För att förstå varför denna nya analys av antineutrino -interaktioner är spännande, vi måste se tillbaka på en mätning från två år sedan. Den gången, MINERvA mätte neutrinointeraktioner som producerar negativt laddade muoner - interaktioner som är mer benägna att producera en proton än en neutron. En protons energi är mycket lättare att mäta än en neutrons energi i en detektor som MINERvA. För neutrinointeraktioner på ett proton-neutronpar (snarare än på bara en av dessa två partiklar), forskare observerade ett mycket större antal händelser än de toppmoderna modellerna förutspådde. Neutrino-tvärsnittsentusiaster blir aldrig förvånade när modeller inte beskriver data. Så här är överraskningen:När de använde neutrino -resultaten för att ändra antineutrino -modellen för att förutsäga antineutrino -data som beskrivs ovan, det fungerade.