多くの物理学者がおそらく存在しないと考えている架空の粒子を検出するための新しい実験施設が、スイスのジュネーブ近くの CERN 研究所で 3 年以内に稼働する可能性があります。研究所の加盟国がその建設に約 1 億 1,000 万ドルを費やすことを承認した場合です。 .
無菌ニュートリノが存在するとすれば、すでに別世界の亜原子粒子のあいまいな変種になるでしょう。電荷も質量もほとんどない通常のニュートリノには、電子、ミューオン、タウの 3 種類があります。それらは通常の物質との相互作用が非常に弱いため、検出するのは非常に困難ですが、物理学者は何年にもわたって、宇宙を移動するときに、あるフレーバーから別のフレーバーに「振動」できることを観察するのに十分な量を検出しました.
この振動現象は、ニュートリノが完全に質量ゼロになることはあり得ないことを意味し、さまざまな実験によって確認されています。しかし、そのような実験の 1 つで、他の実験とは異なる結果が得られました。それは、ニューメキシコ州ロスアラモス国立研究所の液体シンチレーター ニュートリノ検出器 (LSND) で、1993 年から 1998 年の間に取得されたデータで、反ミューニュートリノが予想よりもはるかに速く反電子ニュートリノに振動することが示されました。
ロスアラモスの研究者は、目に見えないミッシングリンクを提供することで、無菌ニュートリノが異常を説明できる可能性があることを示唆しました。その考えは、反ミューニュートリノが直接検出できない無菌反ニュートリノに振動し、これらが反電子ニュートリノに振動するというものです。あるニュートリノが別のニュートリノに振動しやすいかどうかは、それらの粒子の質量の違いに関係しているため、適切に重い無菌ニュートリノは、予想よりも多くの反電子ニュートリノを説明できます。さらに、それらが発見された場合、無菌ニュートリノは宇宙の暗黒物質のかなりの割合を占めている可能性があります.
しかし、他のいくつかの実験でも無菌ニュートリノの暫定的な証拠が得られた一方で、他の多くの実験ではそれらの兆候がまったく見られなかったため、この考えは議論の余地があることが証明されました.新しいプロジェクトは、この問題を完全に解決しようとすることを目的としています。それには、CERN の既存のスーパー陽子シンクロトロン (SPS) 加速器から陽子を取り出し、それらの陽子を固体のターゲットに向けるためのトンネルを構築することが含まれます。生成されたミュー ニュートリノのビームは、2 組の検出器を通過します。1 組はターゲットから 400 メートル、もう 1 組は 1600 メートルです。各ペアの 1 つの検出器は鉄で作られ、主にミュー ニュートリノを測定し、もう 1 つは液体アルゴンを含み、ミューニュートリノが振動する電子ニュートリノを主に検出します。
提案の背後にあるイタリア主導の実験的共同研究である ICARUS と NESSiE によると、近距離検出器と遠距離検出器の両方でミューニュートリノと電子ニュートリノを同時に測定することは、単一の検出器で可能になるよりも、無菌ニュートリノの存在を支持または否定するはるかに強力な証拠を提供するでしょう。 LSND に使用されるような検出器。 彼らは、仮説上の無菌ニュートリノの質量と、粒子が振動する特徴的な距離という 2 つの重要な未知のパラメータを突き止めるには、2 組の検出器が必要であると主張しています。
新しい検出器技術のテストと無菌ニュートリノの検索を含む提案されたニュートリノ施設は、現在草案段階にあるヨーロッパの素粒子物理学に関する戦略文書で「優先度の高い」と見なされています。このプロジェクトは、1 月中旬の会議で CERN の SPS および陽子シンクロトロン実験委員会によって承認されました。次に、2 月末の会議でラボの研究委員会によって承認される必要があります。 CERN の資金を実験に使うための最終的な承認は、CERN の加盟国評議会から得られる必要があります。これは、ラボの更新された 5 年間の計画が提示される予定の 6 月の会議で行われる可能性があります。
CERN の事務局長 Rolf-Dieter Heuer は、施設の正確なコストを特定することを拒否しましたが、1 億 1000 万ドル未満になると述べています。資金が利用可能であると仮定すると、CERN で新しいニュートリノビームをセットアップすることは「非常に理にかなっています」と彼は言います。特に無菌ニュートリノの実験に関しては、仮想粒子が本当に存在するかどうかについて「私が判断できる限り、決定的な答えを与えることに近い」と彼は付け加えています。
ICARUS-NESSiE の協力は、イタリア中部のグラン サッソ国立研究所で現在稼働している 600 トンのアルゴン検出器 ICARUS をリサイクルして、無菌ニュートリノ実験の 4 つの検出器の 1 つを提供し、同じくグラン サッソで OPERA の部品を再利用することを提案しています。これは、超光速ニュートリノの検出を主張し、その後反論したことで有名になりました。研究者たちは、建設される他の同様の施設と競争できるように、2015 年末までに実験を開始する必要があると述べています。