การตามล่าหา ‘นิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ’: การทดลองครั้งใหม่ได้ทำลายความหวังของอนุภาคที่ยังไม่ถูกค้นพบ

การตามล่าหา 'นิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ': การทดลองครั้งใหม่ได้ทำลายความหวังของอนุภาคที่ยังไม่ถูกค้นพบ

นักฟิสิกส์ที่ค้นหาหลักฐานของ “นิวตริโนปลอดเชื้อเบา” ซึ่งเป็นอนุภาคสมมุติฐานที่สามารถให้เบาะแสปริศนาจักรวาล เช่น ธรรมชาติของสสารมืด และเหตุใดจักรวาลจึงถูกสร้างขึ้นจากสสาร ได้ประกาศการตามล่าของพวกเขากลับมามือเปล่า . การทดลอง MicroBooNE ที่ Fermilab ได้รับการออกแบบมาเพื่อติดตามคำแนะนำก่อนหน้านี้ของนิวตริโนที่มีพฤติกรรมผิดปกติ แต่ผลลัพธ์เชิงลบทำให้เกิดความคิดเกี่ยวกับอนุภาคมูลฐานใหม่ดังกล่าว

นิวตริโนเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมที่มีน้ำหนักเบาและเข้าใจยาก 

และทฤษฎีปัจจุบันจำแนกประเภทที่แตกต่างกันสามประเภท อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2538 การทดลองเครื่องตรวจจับนิวตริโนชนิดเรืองแสงวาบด้วยของเหลว (LSND) ในลอส อลามอส ตรวจพบสารชนิดหนึ่งมากกว่าที่คาดไว้

ความพยายามส่วนใหญ่ในการอธิบายความผิดปกตินี้เสนอถึงการมีอยู่ของนิวตริโนชนิดที่สี่ที่แทบไม่มีปฏิสัมพันธ์กับสสารปกติเลย นั่นคือนิวตริโนที่ “ปราศจากเชื้อ” การทดลอง เมื่อเร็ว ๆนี้ ยังได้รายงานผลลัพธ์ในวงกว้างที่สอดคล้องกับสมมติฐานของนิวตริโนปลอดเชื้อ แต่ผลลัพธ์ของ MicroBooNE ทำให้แนวคิดทั้งหมดกลายเป็นข้อสงสัย

นิวตริโนเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมที่ตั้งขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Wolfgang Pauli ในปี 1930 เพื่ออธิบายว่าอะตอมของกัมมันตภาพรังสีบางชนิดยิงอิเล็กตรอนออกมาได้อย่างไร

การมีอยู่ของพวกมันไม่ได้รับการยืนยันจนกระทั่งปี 1956 เมื่อชาวอเมริกัน Clyde Cowan และ Frederick Reines สังเกตเห็นแสงวาบเล็กๆ ที่เกิดจากนิวตริโนพุ่งเข้าใส่อะตอมในถังน้ำ

ปัจจุบัน นิวตริโนเป็นส่วนสำคัญของ “แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค” นี่คือทฤษฎีที่ดีที่สุดของเราเกี่ยวกับอนุภาคของเอกภพ ซึ่งอธิบายถึงอนุภาคมูลฐานที่รู้จัก 17 ชนิด และวิธีที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ผ่านแรงพื้นฐานสามแรง (แม่เหล็กไฟฟ้าและแรงที่แรงและแรงที่อ่อน) แบบจำลองมาตรฐานแบ่งอนุภาค 17 อนุภาคออกเป็นสองกลุ่มพื้นฐาน ได้แก่ เฟอร์มิออน 12 อนุภาคซึ่งประกอบกันเป็นสสาร และโบซอน 5 อนุภาคซึ่งทำหน้าที่ส่งแรง เฟอร์มิออนบางตัวไม่โต้ตอบกับแรงทั้งหมด ตัวอย่างเช่น นิวตริโนได้รับผลกระทบจากแรงอย่างอ่อนเท่านั้น (และแรงโน้มถ่วง ซึ่งไม่เหมาะกับแบบจำลองมาตรฐาน)

นิวตริโนเหล่านี้ทั้งหมดเป็น “คนถนัดซ้าย” เมื่อเทียบกับแรงที่อ่อนแอ 

เป็นการยากที่จะอธิบายง่ายๆ ว่าหมายถึงอะไร แต่พอจะบอกว่าอนุภาคทางซ้ายและขวาเป็นภาพสะท้อนของกันและกัน และพวกมันได้รับผลกระทบที่แตกต่างกันจากแรงที่อ่อนแอ

เฟอร์มิออนที่รู้จักอื่นๆ ทั้งหมดมาในเวอร์ชันที่ถนัดซ้ายและขวา สิ่งนี้กระตุ้นให้เราคิดว่านิวตริโนที่ถนัดขวาควรมีอยู่ในธรรมชาติด้วย

สำหรับคนถนัดขวา นิวตริโนสมมุติฐานเหล่านี้ตาบอดแม้กระทั่งกับพลังที่อ่อนแอ และในแง่นี้ “ปลอดเชื้อ”

แต่เช่นเดียวกับอนุภาคที่รู้จักทั้งหมด พวกมันควรรู้สึกถึงแรงดึงดูด นิวตริโนที่ปราศจากเชื้อยังถูกทำนายโดย “ทฤษฎีเอกภาพอันยิ่งใหญ่” ที่พยายามรวมพลังทั้งสามเข้าเป็นหนึ่งเดียว

การตามล่าหานิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ

ถ้ามีนิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ เราจะหามันเจอได้อย่างไร? วิธีหนึ่งคือใช้กระบวนการที่เรียกว่า “การสั่นของนิวตริโน” ซึ่งนิวตริโนสามชนิดที่รู้จักสามารถเปลี่ยนเป็นกันเองได้

การทดลองวัดการแกว่งเหล่านี้มักจะดูว่ามีนิวตริโนจำนวนเท่าใดที่ปรากฏในบางสถานการณ์ หรือจำนวนเท่าใดที่หายไป

การทดลอง LSND ซึ่งแต่เดิมเป็นแรงบันดาลใจให้กับสมมติฐานของนิวตริโนที่ปราศจากเชื้อคือการทดลอง “ลักษณะที่ปรากฏ” เช่นเดียวกับ MicroBooNE (ซึ่งสร้างผลลัพธ์เชิงลบใหม่) และ MiniBooNE รุ่นก่อนหน้า

พวกเขายิงลำแสงของมิวออน-นิวตริโนในระยะทางที่ค่อนข้างสั้น (ระหว่าง 30 ถึง 500 เมตร) และวัดจำนวนอิเล็กตรอน -นิวตริโนที่ตรวจพบที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

ที่ LSND และ MiniBooNE พวกเขาเห็นอิเล็กตรอน-นิวตริโนมากกว่าที่คาดไว้ เรารู้จากการทดลองอื่นๆ ว่ามิวออน-นิวตริโนไม่สามารถแกว่งเข้าไปในอิเล็กตรอน-นิวตริโนได้โดยตรงในระยะทางเหล่านี้

แต่ถ้ามิวออน-นิวตริโนบางส่วนเปลี่ยนเป็นนิวตริโนปลอดเชื้อที่เบามาก แล้วเปลี่ยนเป็นอิเล็กตรอน-นิวตริโน ก็อาจอธิบายได้ว่าอิเล็กตรอน-นิวตริโนส่วนเกินเหล่านั้นปรากฏขึ้นได้อย่างไร

การทำงานร่วมกันของ MicroBooNE ได้วิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมได้เพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้น

บางคนยังตั้งคำถามว่าการไม่มีอิเล็กตรอน-นิวตริโนมากเกินไปหมายความว่าไม่มีการสั่นของนิวตริโนหรือไม่ เนื่องจากการวัดนั้นทำขึ้นในระยะทางเดียวเท่านั้น ในทางเทคนิค เราต้องการการวัดที่ระยะทางสองระยะทางหรือมากกว่าเพื่อสร้างการสั่นหรืออื่นๆ

สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100