Міжнародна група фізиків спростувала гіпотезу про існування нейтрино майоранівських

Ці частинки повинні були грати роль як нейтрино, так і антинейтрино одночасно. Експерименти, проведені на підземному детекторі нейтрино в італійській підземній лабораторії Гран-Сассо, не дозволили знайти майоранівські частинки. Подробиці наводить Science Now.

Дослідники, які працювали з детектором GERDA (GERmanium Detector Array, масив германієвих детекторів) дозволили задачу пошуку майоранівських частинок за рахунок спостереження за процесом бета-розпаду.

Детектор нейтрино сам по собі в принципі не міг відрізнити звичайні нейтрино або антинейтрино від майоранівських частинок, які можуть виступати в якості їх обох, тому вчені спостерігали за електронами, що утворюються в результаті подвійного бета-розпаду.

Подвійний бета-розпад являє собою процес, у якому два нейтрона всередині ядра атома німеччина-76 одночасно перетворюються у протони. Це відбувається за рахунок перетворення d-кварків в u-кварки. Таке перетворення спочатку дає не нейтрино або антинейтрино, а W-негативний бозон (квант слабкої взаємодії). Далі доля двох W – бозонів в різних теоретичних моделях відрізняється.


Рис. 1. Фейнмановская діаграма безнейтринного бета-розпаду. Такий процес можливий лише за умови збігу нейтрино і антинейтрино.

У звичайній, не передбачає екзотичних частинок моделі, кожен W – бозон перетворюється на комбінацію з електрона і електронного антинейтрино. А в моделі з частками, які одночасно є своїми ж античастицами, відбувається дещо інше: один W – бозон стає майорановским нейтрино і електроном, після чого це майорановское нейтрино поглинається другим W – бозоном, який в цей момент випускає ще один електрон.

Така послідовність подій припускає, що процес випущення майорановского нейтрино і електрона еквівалентний процесу поглинання майорановского з випусканням нейтрино електрона, а це, в свою чергу, можливе лише тоді, коли майоранівські частинки є і нейтрино і антинейтрино одночасно. Гіпотезу про таких частинках вперше висловив італійський фізик Етторе Майорану (звідси і назва «майоранівські»).

Спостереження за детектором, в якому було 18 кілограмів німеччина, дозволило вченим зафіксувати безліч електронів і попутно визначити їх енергію. Сумарна енергія електронів при звичайному подвійний бета-розпад завжди менше теоретично можливого максимуму, так як частина енергії антинейтрино забирають, а ось безнейтрінний розпад повинен був відрізнятися електронами з максимально можливою енергією.

Саме такі електрони шукали дослідники, однак знайти їх не вдалося, всі частинки мали енергію менше тієї, яка передбачалася майорановской моделлю.

Безнейтрінний бета-розпад намагаються зафіксувати з 1990-х років, причому в роботі з пошуку майоранівських частинок беруть участь як європейські, так і російські фізики. У 2002 році група фізиків з колаборації «Гейдельберг-Москва» (працювала в Гран-Сассо і ИТЭФ близько десяти років) повідомила про виявлення безнейтринного розпаду, проте в тому ж році ці результати визнали неспроможними інші вчені.

Полеміка навколо результатів колаборації тривала протягом кількох років. Нові дані засновані на дворічної статистикою, яка отримана на більш досконалою установці, однак і на цьому фізики не мають наміру ставити крапку.

Пошук майоранівських частинок важливий з тієї причини, що такі частинки (якщо вони є) істотно відрізняються від всіх інших і без знання про них картина світу фізиків виявляється далеко не повною. Виявлення безнейтринного розпаду означатиме вихід фізики за межі Стандартної моделі.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *