Физики опровергли наличие майорановских нейтрино

Физики опровергли наличие майорановских нейтрино

Международная группа физиков опровергла гипотезу о существовании майорановских нейтрино. Эти частицы должны были играть роль как нейтрино, так и антинейтрино одновременно. Эксперименты, проведенные на подземном детекторе нейтрино в итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо, не позволили найти майорановские частицы. Подробности приводит Science Now.

Исследователи, работавшие с детектором GERDA (GERmanium Detector Array, массив германиевых детекторов) разрешили задачу поиска майорановских частиц за счет наблюдения за процессом бета-распада. Детектор нейтрино сам по себе в принципе не мог отличить обычные нейтрино или антинейтрино от майорановских частиц, которые могут выступать в качестве их обоих, поэтому ученые наблюдали за электронами, образующимися в результате двойного бета-распада.

Двойной бета-распад представляет собой процесс, в котором два нейтрона внутри ядра атома германия-76 одновременно превращаются в протоны. Это происходит за счет превращения d-кварков в u-кварки. Такое превращение вначале дает не нейтрино или антинейтрино, а W-отрицательный бозон (квант слабого взаимодействия). Далее судьба двух W- бозонов в разных теоретических моделях отличается.

В обычной, не предусматривающей экзотических частиц модели, каждый W- бозон превращается в комбинацию из электрона и электронного антинейтрино. А в модели с частицами, которые одновременно являются своими же античастицами, происходит нечто иное: один W- бозон становится майорановским нейтрино и электроном, после чего это майорановское нейтрино поглощается вторым W- бозоном, который в этот момент испускает еще один электрон. Такая последовательность событий предполагает, что процесс испускания майорановского нейтрино и электрона эквивалентен процессу поглощения майорановского нейтрина с испусканием электрона, а это, в свою очередь, возможно только тогда, когда майорановские частицы являются и нейтрино, и антинейтрино одновременно. Гипотезу о таких частицах впервые высказал итальянский физик Этторе Майорана (отсюда и название «майорановские»).

Наблюдения за детектором, в котором было 18 килограмм германия, позволило ученым зафиксировать множество электронов и попутно определить их энергию. Суммарная энергия электронов при обычном двойном бета-распаде всегда меньше теоретически возможного максимума, так как часть энергии уносят антинейтрино, а вот безнейтринный распад должен был отличаться электронами с максимально возможной энергией. Именно такие электроны искали исследователи, однако найти их не удалось, все частицы имели энергию меньше той, которая предсказывалась майорановской моделью.

Безнейтринный бета-распад пытаются зафиксировать с 1990-х годов, причем в работе по поиску майорановских частиц участвуют как европейские, так и российские физики. В 2002 году группа физиков из коллаборации «Гейдельберг-Москва» (работавшей в Гран-Сассо и ИТЭФ около десяти лет) сообщила об обнаружении безнейтринного распада, однако в том же году эти результаты признали несостоятельными. В 2013 о безнейтринном распаде заявили немецкие исследователи из институтов общества Макса Планка, причем это заявление было основано на 13-летних наблюдениях за германиевым детектором коллаборации «Гейдельберг-Москва». Новые данные основаны на двухлетней статистике, которая получена на более совершенной установке, однако и на этом физики не намерены ставить точку.

Поиск майорановских частиц важен по той причине, что такие частицы (если они есть) существенно отличаются от всех остальных и без знания о них картина мира физиков оказывается далеко не полной. Обнаружение безнейтринного распада будет означать выход физики за пределы Стандартной модели.

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
От физиков вновь ускользнули майорановские нейтрино
Физики из США, Канады, России, Китая, Южной Кореи и Германии, входящие в состав коллаборации EXO-200, в своем эксперименте не обнаружили доказательств существования майорановских нейтрино. Исследование ученых опубликовано в журнале Nature, кратко с его содержанием можно ознакомиться на сайте Мюнхенского ..
2014-06-06 1325 0 Научные открытия
0
Эксперимент подтвердил существование истинно нейтральной частицы
Физики из США создали сверхпроводник, в котором наблюдали связанные состояния майорановских фермионов. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Принстонского университета. Майорановский фермион является массивной частицей с полуцелым спином и нулевыми ..
2014-10-04 1744 0 Научные открытия
0
Коллаборация OPERA в пятый раз обнаружила тау-нейтрино
Коллаборация Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) с достоверностью пять сигм в пятый раз обнаружила тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино. Об этом сообщается на сайте ЦЕРНа. Эксперимент OPERA призван доказать существование нейтринных осцилляций: превращений трех типов (электронного, ..
2015-06-17 6502 0 Научные открытия
0
Астрофизики обнаружили нейтрино со сверхвысокой энергией
Расположенный под льдом на антарктической станции Амудсен-Скотт в Антарктиде детектор нейтрино IceCube зарегистрировал две частицы с энергией около одного петаэлектронвольта. Ранее физики считали, что нейтрино таких энергий появляются в результате взаимодействия космических лучей с атмосферой, но в новом сообщении речь ..
2013-11-12 1587 1 Научные открытия
0
Нейтринные осцилляции удивили физиков
Международная группа физиков, в которую входят и российские исследователи, измерила важный параметр нейтринных осцилляций - так называемый тета 1-3, который оказался существенно выше, чем ожидалось. Препринт статьидоступен на сайте arXiv.org. Нейтрино и антинейтрино бывают трех сортов - электронные, мюонные и тау-нейтрино, ..
2012-03-12 1990 0 Научные открытия
0
Новый эксперимент опроверг, что частицы нейтрино движутся быстрее скорости света
Специалисты из Национального института ядерной физики в Гран-Сассо (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) подтвердили сегодня, что частицы нейтрино не движутся быстрее скорости света. Об этом говорится в пресс-релизе, распространенном Европейским центром ядерных исследований (CERN). Как говорится в документе, новый ..
2012-03-19 2715 2 Научные открытия
0
Исследование опровергло данные о превышении скорости света
Международная команда ученых, изучающая частицы нейтрино, которые создают впечатление двигающихся быстрее скорости света, опровергли поразившее научный мир открытие. Проведенный ими эксперимент показал, что была допущена ошибка. Объявление в сентябре, подкрепленное новыми исследованиями, совершило фурор в научном ..
2011-11-28 2630 0 Научные открытия
0
В мире заработал нейтринный телеграф
Физики Фермилаба (Национальная лаборатория ускорителей им. Ферми), проверяя новые возможности своего нейтринного детектора MINERvA, воспользовались им в качестве части нейтринного телеграфа и передали с ускорительного источника этих загадочных частиц, передатчика NuMI beamline, через 210 метров скальной ..
2012-03-19 1832 0 Научные открытия
1
Нейтринный телескоп применили для изучения осцилляций
Физики применили нейтринную обсерваторию IceCube для изучения нейтринных осцилляций на высоких энергиях. Об этом представители проекта рассказали на 25-й Международной конференции по нейтринной физике и астрофизике в Киото. Краткое изложение доклада приводит Nature News. Обсерватория предназначена для регистрации космических ..
2012-06-7 1475 0 Научные открытия
0
Подтверждено превращение одного вида нейтрино в другой
«Каждый квадратный сантиметр вашего тела каждую секунду пронизывает 60 млрд нейтрино, исходящих от Солнца, — утверждает Антонио Эредитато (Antonio Ereditato), физик, участвующий в эксперименте OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), который проходит в Швейцарии. ..
2013-03-29 1493 0 Научные открытия
0
В Китае сделано новое открытие о нейтрино
Международная исследовательская группа, работающая в лаборатории по изучению нейтрино при Даяваньской АЭС в Южном Китае,  опубликовала первые результаты открытия относительно последней и самой неуловимой части давней головоломки: как нейтрино, по видимости, могут исчезать, когда они двигаются.Удивительное открытие приоткрыло путь ..
2012-03-16 3206 3 Научные открытия
-1
14000-тонный детектор зарегистрировал первые нейтрино
Ученые, работающие с экспериментом NOvA заявили о регистрации первых нейтрино на дальнем из двух детекторов. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте лаборатории Ферми. В настоящее время строительство детекторов еще не завершено, поэтому результаты носят тестовый характер. В проект NOvA помимо ..
2014-02-18 1751 0 Научные открытия
0
Нобелевская премия по физике: наши заслуги
На этой неделе в Стокгольме в Шведской королевской академии наук происходит самое важное для учёных всего мира событие года – присуждение Нобелевских премий. Кульминацией станет торжественное вручение премий Его Величеством королём Швеции Карлом XVI Густавом, которое ..
2015-10-08 1672 0 Научные открытия
1
IceCube впервые «поймал» сразу три нейтрино
Нейтринная обсерватория IceCube, находящаяся на Южном полюсе, впервые зафиксировала сразу три нейтрино, предположительно пришедших от одного источника. По словам физиков, случайно такое событие можно ожидать примерно раз в 13,7 лет. Пространственная и временная близость вызвала интерес ученых ..
2017-03-05 7033 0 Научные открытия
0
Превращение нейтрино стало научным фактом
Обработка результатов серии экспериментов, проведённых в Японии, не оставляет места для сомнений: десятилетиями мучившая учёных проблема пропавших солнечных нейтрино наконец-то решена. В физическом эксперименте Токай — Камиока наконец-то получены надёжные данные о превращении нейтрино одного ..
2013-07-24 1674 0 Научные открытия
0