Standardmodellen för partikelfysik står bara för 20% av materien i universum. Fysiker har teoretiserat att de återstående 80% består av så kallad mörk materia, som består av partiklar som inte avger, absorbera eller reflektera ljus och kan därmed inte direkt observeras med hjälp av befintliga instrument.

Förekomsten av mörk materia härrör indirekt av astronomiska observationer av dess gravitationseffekter. Än så länge, forskare har inte kunnat observera denna mystiska typ av materia direkt, men de har introducerat ett antal teoretiska modeller som avgränsar möjliga "spår" som mörk materia kan lämna när de interagerar med kända standardmodellpartiklar genom okända krafter, även kallad mörka krafter.

Enligt några av dessa teoretiska modeller, mörk materia kunde indirekt observeras genom att detektera effekterna av dess extremt sällsynta interaktioner med normal materia. Nya astronomiska data som samlats in av Planck -teleskopet, skjutit upp i rymden för över ett decennium sedan och drivs av European Space Agency (ESA), antydde att det fanns en inaktiv (dvs. steril) typ av neutrino med en massa i sub-eV-skalan, vilket kan vara lovande kandidater för mörk materia.

RENO (Reactor Experiment for Neutrino Oscillation) Samarbete, en grupp forskare vid olika institut i Sydkorea, nyligen gjort en jakt efter ljus, sub-eV sterila neutrinooscillationer, som baserades på data som samlats in av två identiska detektorer i Sydkorea under 2200 dagar. Medan de inte kunde upptäcka dessa svängningar, deras fynd, publicerad i Fysiska granskningsbrev , kan informera framtida sökningar efter sterila neutrinoer.

"Sterila neutrinoer, om de finns, kan blandas med aktiva neutrinoer och därmed lämna observerbara effekter i de data som samlats in i reaktorneutrino -experiment, "Soo-Bong Kim, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Experimenten med RENO i Korea och Daya Bay i Kina, som använder flera och identiska detektorer på de olika platserna, har känslor som är tillräckligt höga för att testa Planck -resultaten. "

Än så länge, experimentella insatser som syftade till att upptäcka antydningar om sterila neutrino-interaktioner i sub-eV-skala kunde inte ta upp signaler från dessa svårfångade partiklar. Tidigare fynd verkar således delvis utesluta giltigheten av den senaste hypotesen baserat på data som samlats in av Planck -teleskopet. För att helt bekräfta eller avvisa denna hypotes, fysiker måste först utföra sökningar som täcker det återstående parameterutrymmet, samla mycket exakta mätningar.

I deras studie, Kim och hans kollegor analyserade en enorm mängd data som samlats in av två identiska detektorer placerade på ~ 300m och ~ 1400m från sex reaktorer som ligger vid kärnkraftverket i Hanbit, i Korea. Dessa uppgifter samlades under åtta år, som en del av RENO -experimentet. Huvudsyftet med RENO-experimentet är att mäta eller sätta en gräns för den så kallade neutrino-blandningsmatrisparametern θ ¹³ , som är ansvarig för de svängningar som skulle uppstå vid blandning mellan olika neutrino -smaker.

"Det stora dataprovet gör att vi kan minska osäkerheterna relaterade till de statistiska fluktuationerna och våra två identiska detektorinställningar är användbara för att väsentligt minska osäkerheter i samband med mätsystem och metoder, "Kim förklarade." De förbättrade avsevärt noggrannheten för neutrino-energispektrummätningen. Blandning med obemärkt sterilt neutrino resulterar i försvinnande av aktiva neutrinoer i data, så vi försökte undersöka de sterila neutrinoeffekterna genom att jämföra spektralformerna från de två detektorerna. "

Övergripande, det senaste arbetet av Kim och hans kollegor bekräftar möjligheten att utföra sökningar i mörk materia med hjälp av konstgjorda instrument som kan mäta oscillationer med hög precision. Än så länge, forskarna kunde inte upptäcka några signifikanta egenskaper som kan bero på sterila neutrino -interaktioner. Därför, deras resultat tyder på att om dessa partiklar existerade, deras interaktioner med andra partiklar skulle vara extremt svaga.

"Resultaten som samlats in av oss och av Daya Bay Reactor Neutrino Experiment ger en färdplan för framtida precisionsmätningar som syftar till att detektera sterila neutrino -interaktioner, "Sa Kim." Vi planerar nu att fortsätta den sterila neutrinsökningen i sub-eV-skala. Dessutom, vi rapporterade nyligen resultaten av en eV-skala steril neutrinosökning som visade en intressant indikation på blandning med steril neutrino i de observerade neutrinospektra. Vi planerar att fortsätta dessa ansträngningar med hjälp av RENO -reaktorneutrino -komplexet. "

© 2020 Science X Network