Nie znaleźli neutrino sterylnego

| Astronomia/fizyka
IceCube South Pole Neutrino Observatory

Poszukiwania neutrina sterylnego spełzły na niczym. Naukowcy z MIT, University of Wisconsin-Madison i 40 innych instytucji, poinformowali na łamach Physical Review Letters, że po przeanalizowaniu 20 000 neutrin wykrytych w ciągu roku przez IceCube Neutrino Obserwatory, nie natrafili na żaden ślad neutrina sterylnego. Znacznie osłabiło to hipotezę o istnieniu cząstki, która ma tworzyć ciemną materię.

W przeszłości znajdowano pewne ślady tej hipotetycznej cząsteczki, jednak nigdy nie odkryto jej bezpośrednio. Niektórzy uważają, że neutrino sterylne wchodzi w interakcje jedynie z grawitacją, a nie z materią. Niewykluczone jednak, że neutrina sterylne manifestują swoją obecność poprzez działanie "zwykłych" neutrin. O tych ostatnich wiemy bowiem, że występują w trzech zapachach (rodzajach): elektronowym, mionowym i taonowym. Mogą zmieniać się pomiędzy zapachami, gdy jeden z nich przechodzi w drugi. Jeśli neutrino mogłoby przechodzić również w neutrino sterylne, to powinniśmy zauważyć spadki liczby rejestrowanych neutrin, gdyż neutrina sterylnego nie można wykryć.

Właśnie takich spadków poszukiwali naukowcy analizujący dane z IceCube. To niezwykły wykrywacz neutrin znajdujący się głęboko pod lodem Antarktyki. Opisywaliśmy go w naszym artykule.

W 2011 roku IceCube zarejestrował 20 000 neutrin. Za każdym razem, gdy IceCube zauważy neutrino rejestruje też milion innych rzeczy. Musimy z tego szumu wyodrębnić to neutrino, przeprowadzić bardzo precyzyjny proces oczyszczający sygnał, by upewnić się, że to złapaliśmy neutrino. To bardzo trudne zadanie - mówi Carlos Argüelles z MIT-owskiego Lab for Nuclear Science.

Po zidentyfikowaniu neutrino, naukowcy liczą je i klasyfikują w zależności od energii, przy której zostało wykryte. Porównują następnie tak uzyskane wyniki z teoretycznym modelem zawierającym neutrino sterylne. Niestety, uzyskane dotychczas dane pasują do modelu niemal idealnie, jednak nie ma w nich sygnałów, mogących świadczyć o istnieniu neutrina sterylnego.
To nie oznacza, że neutrino sterylne nie istnieje. Naukowcy porównywali swoje obserwacje z teoretycznymi przewidywaniami innych zespołów badawczych. Z 99% pewnością stwierdzili, że jeśli neutrino sterylne istnieje, to nie ma takich parametrów jak przewiduje większość teoretyków. Jednak na podstawie swoich badań uczeni pracujący z danymi z IceCube nie byli w stanie wykluczyć wszystkich przewidywań teoretycznych. Zidentyfikowaliśmy te obszary, w których neutrina sterylnego nie powinno być i pokazaliśmy te, w których może się znajdować. Mamy do przeanalizowania dane z kolejnych pięciu lat - mówi Argüelles.

neturino neutrino sterylne IceCube