素粒子物理学の教科書はまだ捨てないでください。先週の金曜日、素粒子物理学者のチームは、熱狂的な見出しのカスケードを引き起こした、無菌ニュートリノと呼ばれるエキゾチックな新しい粒子を指し示す可能性のある結果を発表しました.しかし、状況は一部のレポートが示唆するよりもあいまいです。新しいデータは無菌ニュートリノの 1 つの議論を補強しますが、他の証拠は近年大幅に弱体化しています.
ほぼ質量のないニュートリノは、信じられないほど弱い弱い核力を介してのみ相互作用するため、他の物質とはほとんど相互作用しません。それらは、それらを作成する特定の粒子相互作用に応じて、電子、μ、およびτの3つの既知のタイプに分類されます。あるタイプのニュートリノは、いわゆる振動によって別のタイプに変化する可能性があります。物理学者は、粒子の流れを地球から数百キロメートル離れた巨大な検出器に発射することで研究しています。
無菌ニュートリノは、他の物質と直接相互作用しないため、さらにとらえどころのない 4 番目のタイプになります。通常のニュートリノが振動したときにのみ出現し、同じように消えます。無菌ニュートリノの最初のヒントは、1990 年代に、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) を使用する物理学者からもたらされました。他のニュートリノより重い。技術的な理由から、LSND の研究者は、検出器までわずか 30 メートル移動する反μニュートリノ (μ ニュートリノの反粒子) を実際に研究しました。彼らは、ビーム内に数十個の反電子ニュートリノを検出しました。これは、通常の振動メカニズムによって短距離で生成するには多すぎます。チームは、反μニュートリノが無菌ニュートリノに変化し、それがさらに反電子ニュートリノに変化した可能性があることを示唆しました。
現在、イリノイ州バタビアにあるフェルミ国立加速器研究所でミニ ブースター ニュートリノ実験 (MiniBooNE) に取り組んでいる 47 人の物理学者が、そのような「余分な」振動の同様の、そしてはるかに統計的に有意な証拠を報告しています。彼らはわずかに高いエネルギーの μ ニュートリノと反ニュートリノを 541 メートル離れたはるかに大きな検出器に発射し、460 個の電子ニュートリノまたは反ニュートリノを発見したと、arXiv プレプリント サーバーに投稿された論文で報告しています。 MiniBooNE は 2013 年に同様の、それほど重要ではない結果を報告しました。
しかし、無菌ニュートリノの主張は長い間、他の証拠に基づいており、それらのいくつかは弱体化しています。たとえば、理論家たちは何年も前から、原子炉が生成する反電子ニュートリノは標準理論が予測するよりも約 6% 少ないように見えると指摘しており、それらのいくつかが振動して無菌ニュートリノになっていることを示唆しています。しかし、2017 年 4 月、中国の深圳近くにある大亜湾原子炉ニュートリノ実験の物理学者は、理論家が複雑な燃料の 1 つの成分であるウラン 235 によって生成される反ニュートリノの数を単純に過大評価した場合、不足全体を説明できると報告しました。 /P>
さらに、2013 年に欧州宇宙機関のプランク宇宙船の科学者たちは、ビッグバンの残光である宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) の非常に正確な測定結果を発表しました。空全体のマイクロ波の変動を調べることで、宇宙学者はニュートリノの種類の数を推定できます。初期の CMB 研究では、4 番目のニュートリノ タイプの余地が残されていましたが、プランク データは、既知の 3 つのタイプのみが存在することを示しています。無菌ニュートリノの実行可能なモデルを見つけるために、理論家はこれらの一見否定的な観測結果も説明する必要があります。
新しい MiniBooNE の結果に関しては、他の素粒子物理学者は慎重に反応しています。イタリアのパドヴァにある国立核物理研究所の素粒子物理学者である Tommaso Dorigo は、自身のブログで、検出器のエネルギー範囲の下限に過剰なイベントが積み重なっていると指摘しています。それはまた、さまざまな種類の粒子からの「背景」が積み重なる場所でもあります。そのため、MiniBooNE の研究者がバックグラウンドを過小評価していた場合、Dorigo は、バックグラウンド イベントを信号と本質的に間違えた可能性があると説明しています。
