Vy över CMS-experimentet. Kredit:CERN
CMS-samarbetet vid Large Hadron Collider (LHC) har genomfört ett nytt test på en modell som utvecklats för att förklara den lilla massan av neutriner, elektriskt neutrala partiklar som ändrar typ när de färdas genom rymden.
I standardmodellen för partikelfysik får de partiklar som inte kan brytas ner till mindre beståndsdelar, såsom kvarkar och elektroner, sin massa genom sin interaktion med ett fundamentalt fält som är associerat med Higgs-bosonen. Neutrinonen är dock undantaget här, eftersom denna Higgs-mekanism inte kan förklara deras massa. Fysiker undersöker därför alternativa förklaringar till massan av neutriner.
En populär teoretisk förklaring är en mekanism som parar ihop en känd lätt neutrino med en hypotetisk tung neutrino. I den här modellen spelar den tyngre neutrinon rollen som ett större barn på en gungbräda och lyfter den lättare neutrinon för att ge den en liten massa. Men för att denna gungbrädamodell ska fungera måste neutrinerna vara Majorana-partiklar, det vill säga deras egna antimateria-partiklar.
I sin senaste studie testade CMS-teamet gungbrädamodellen genom att söka efter Majorana-neutrinos som producerats genom en specifik process, kallad vektor-bosonfusion, i data från högenergikollisioner vid LHC som samlats in av CMS-detektorn mellan 2016 och 2018. Om de ägde rum, dessa kollisionshändelser skulle resultera i två myoner (tyngre versioner av elektronen) som hade samma elektriska laddning, två "strålar" av partiklar som hade en stor total massa och var breda från varandra, och ingen neutrino.
Efter att ha identifierat och subtraherat en bakgrund av kollisionshändelser som ser nästan likadana ut som de eftertraktade händelserna, fann CMS-forskarna inga tecken på Majorana-neutriner i data. De kunde dock sätta nya gränser för en parameter i gungbrädans modell som beskriver kvantblandningen mellan en känd lätt neutrino och en hypotetisk tung neutrino.
Resultaten inkluderar gränser som överstiger de som erhållits i tidigare LHC-sökningar efter en tung Majorana neutrino med en massa större än 650 miljarder elektronvolt (GeV), och de första direkta gränserna för en tung Majorana neutrino som har en massa större än 2 biljoner elektronvolt (TeV) ) och upp till 25 TeV.
Med LHC inställd på att vara tillbaka i kollisionsläge i sommar, efter en lyckad omstart den 22 april, kan CMS-teamet se fram emot att samla in mer data och prova gungbrädan igen. + Utforska vidare
