Beläget djupt under jorden vid Baksan Neutrino Observatory i Kaukasusbergen i Ryssland, innehåller det färdiga galliummålet med två zoner, till vänster, en inre och yttre tank av gallium, som bestrålas av en elektronneutrinokälla. Kredit:A. A. Shikhin
Nya vetenskapliga resultat bekräftar en anomali som setts i tidigare experiment, som kan peka på en ännu obekräftad ny elementarpartikel, den sterila neutrinon, eller indikera behovet av en ny tolkning av en aspekt av standardmodellfysik, såsom neutrinokorset sektion, som först mättes för 60 år sedan. Los Alamos National Laboratory är den ledande amerikanska institutionen som samarbetar i Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST), vars resultat nyligen publicerades i tidskrifterna Physical Review Letters och Fysisk granskning C .
"Resultaten är mycket spännande", säger Steve Elliott, huvudanalytiker för ett av teamen som utvärderar data och medlem i Los Alamos Physics-division. "Detta bekräftar definitivt den anomali vi har sett i tidigare experiment. Men vad detta betyder är inte uppenbart. Det finns nu motstridiga resultat om sterila neutriner. Om resultaten tyder på att grundläggande kärn- eller atomfysik missförstås, skulle det också vara mycket intressant. ." Andra medlemmar i Los Alamos-teamet inkluderar Ralph Massarczyk och Inwook Kim.
Mer än en mil under jorden i Baksan Neutrino Observatory i Rysslands Kaukasusberg, använde BEST 26 bestrålade skivor av krom 51, en syntetisk radioisotop av krom och källan på 3,4 megacurie av elektronneutriner, för att bestråla en inre och yttre mjuk galliumtank, en mjuk galliumtank. , silverfärgad metall som också använts i tidigare experiment, men tidigare i en entanksuppställning. Reaktionen mellan elektronneutrinerna från krom 51 och gallium producerar isotopen germanium 71.
Den uppmätta hastigheten för produktionen av germanium 71 var 20–24 % lägre än förväntat baserat på teoretisk modellering. Den diskrepansen är i linje med den anomali som setts i tidigare experiment.
En uppsättning av 26 bestrålade skivor av krom 51 är källan till elektronneutriner som reagerar med gallium och producerar germanium 71 med hastigheter som kan mätas mot förutspådda hastigheter. Kredit:A. A. Shikhin
BEST bygger på ett solneutrinoexperiment, det sovjetamerikanska galliumexperimentet (SAGE), där Los Alamos National Laboratory var en stor bidragsgivare, med början i slutet av 1980-talet. Det experimentet använde också gallium och högintensiva neutrinokällor. Resultaten av det experimentet och andra indikerade ett underskott av elektronneutriner - en diskrepans mellan de förutspådda och de faktiska resultaten som kom att kallas "galliumanomali". En tolkning av underskottet kan vara bevis för oscillationer mellan elektronneutrino och sterila neutrinotillstånd.
Samma anomali återkom i BEST-experimentet. De möjliga förklaringarna inkluderar återigen svängning till en steril neutrino. Den hypotetiska partikeln kan utgöra en viktig del av mörk materia, en blivande form av materia som tros utgöra den stora majoriteten av det fysiska universum. Den tolkningen kan dock behöva testas ytterligare, eftersom måtten för varje tank var ungefär densamma, men lägre än förväntat.
Andra förklaringar till anomalien inkluderar möjligheten till ett missförstånd i de teoretiska indata till experimentet - att själva fysiken kräver omarbetning. Elliott påpekar att tvärsnittet av elektronneutrino aldrig har uppmätts vid dessa energier. Till exempel är en teoretisk indata för att mäta tvärsnittet, vilket är svårt att bekräfta, elektrondensiteten vid atomkärnan.
Experimentets metodik granskades noggrant för att säkerställa att inga fel gjordes i aspekter av forskningen, såsom placering av strålningskällor eller drift av räknesystem. Framtida iterationer av experimentet, om det utförs, kan inkludera en annan strålningskälla med högre energi, längre halveringstid och känslighet för kortare oscillationsvåglängder. + Utforska vidare
