Подтверждено превращение одного вида нейтрино в другой

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.

И тем не менее учёным этого мало: по всем расчётам, от Солнца должно убегать больше нейтрино, чем мы можем зарегистрировать на Земле. Измерения потока нейтрино, проводимые с 1960-х годов, показывают, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино в два–три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, принятая в современной науке. Это расхождение имеет даже название — «проблема солнечных нейтрино»; оно считается одной из главных загадок солнечной физики.

В 1957 году проблему попытались объяснить: советский физик Бруно Понтекорво предположил, что нейтрино способны превращаться из одного своего типа в другие — то есть «переключаться» между электронными, мюонными и тау-нейтрино. Между тем стандартному детектору нейтрино исключительно трудно зарегистрировать мюонные и тау-нейтрино — в отличие от электронных.

Нейтринный детектор Национального института ядерной физики (Италия), где зафиксировано третье превращение мюонного нейтрино в тау-нейтрино. (Фото Paolo Lombardi / INFN-MI.)

Узким местом этой гипотезы долгое время было то, что зафиксировать факт исчезновения или отсутствия нейтрино относительно просто, а вот убедиться в том, что нейтрино появляются «из ниоткуда» (то есть из нейтрино другого типа) оказалось значительно сложнее.

Чтобы проверить гипотезу, OPERA-исследователи направляли пучки мюонных нейтрино из лаборатории в Швейцарии (через земную кору, не представляющую слишком серьезного препятствия для нейтрино) в другую лабораторию, расположенную в Италии, в 730 км от первой. Небольшая часть «посылки» регистрируется «на том конце» четырёхтысячетонной камерой, в которой нейтрино превращаются в сходную частицу и быстро распадаются. Событие порождает небольшое свечение, регистрируемое высокочувствительными фотодетекторами.

В данном случае зарегистрирован редкий на Земле переход мюонного нейтрино в тау-нейтрино, которое впоследствии испытало переход в тау-лептон, «путешествующий» примерно несколько миллиметров до распада на адроны. Фиксация события весьма трудна: с 2010 года по настоящее время такое удавалось всего два раза. Однако вероятность безошибочного определения этого события завит именно от частоты его регистрации, а потому пара фактов — это слишком мало, чтобы уверенно заявлять о превращении одного вида нейтрино в другой.

Третий случай резко повышает статистическую значимость эксперимента: шанс ошибки равен сейчас одному на миллион. Разумеется, это пока ниже достоверности обнаружения частицы, «похожей на бозон Хиггса», но достаточно для того, чтобы ещё больше уверить научное сообщество в правоте гипотезы Понтекорво.

Как отмечают авторы эксперимента, масса нейтрино предопределяет то, как часто эта его разновидность претерпевает превращения, и в зависимости от частоты таких событий для тау-нейтрино может быть измерена масса, сегодня фактически неизвестная и лишь ограниченная «сверху».

Подготовлено по материалам OPERA.

Источник: science.compulenta.ru

Похожие новости:
Исследователь назвал бессмысленным открытие бозона Хиггса
Сторонник теории о том, что эксперименты, проводимые на Большом адронном коллайдере - опасны, исследователь-физик Евгений Довгель рассказал об этом «Русской службе новостей». «Теоретическая физика давно находится в кризисе. И запуск коллайдера - это надежда вырваться из него. Коллайдерная физика открывает те частицы, ..
2012-07-4 2798 0 Научные открытия
0
Вновь подтверждено преодоление скорости света нейтрино
По информации РИА новости, научная группа Opera все таки повторила эксперимент с нейтрино, однако её результаты оказались прежними. По словам Натальи Полухиной, которая является одним из участников проекта, новые результаты показали, что нейтрино преодолел 730 километров на 57 наносекунд быстрее скорости ..
2011-11-16 2499 2 Научные открытия
0
БАК поможет найти ученым новую форму материи
Большой адронный коллайдер (БАК, Large Hadron Collider - LHC) уже сыграл важную роль в открытии так называемой Божественной частицы, и теперь самый большой в мире коллайдер частиц, возможно, поможет ученым обнаружить новую форму материи, известную как тетракварк. Согласно ..
2014-04-14 2128 0 Научные открытия
0
В ЦЕРНе открыли предсказанный российскими физиками пентакварк
Ученые из коллаборации LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) в результате экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАКе) впервые обнаружили пентакварк — частицу, состоящую из четырех кварков и одного антикварка. Результаты своих исследований физики планируют опубликовать в журнале ..
2015-07-14 6327 0 Научные открытия
1
Российские ученые расшифровали ДНК древнейшего дерева
Российским ученым удалось впервые в мире расшифровать последовательность цепочки ДНК древнего дерева метасеквойя, остатки которого были обнаружены на острове Аксель Хейберг на севере Канадского арктического архипелага. Возраст исследуемого материала оценивается в 50-55 миллионов лет. А результаты ..
2012-04-2 1512 2 Научные открытия
0
Найден генетический маркер обсессивно-компульсивного расстройства
Группа американских исследователей определила генетический маркер, связанный с развитием обсессивно-компульсивного расстройства (ОКР). Свою работу ученые опубликовали в журнале Molecular Psychiatry, кратко с ней можно ознакомиться на сайте Phys.org. Авторы исследовали однонуклеотидный полиморфизм в популяции общей численностью 5061 ..
2014-05-14 1407 0 Научные открытия
0
В ЦЕРН открыта новая частица
Физики из Цюрихского университета обнаружили с помощью Большого адронного коллайдера (БАК) ранее неизвестную частицу, состоящую из трех кварков. Ими был обнаружен новый барион, известный как Xi_b^*. Это открытие подтверждает фундаментальные физические допущения относительно взаимодействия барионов. В физике частиц, ..
2012-05-2 1952 1 Научные открытия
0
Ученые раскрыли тайну генов-двойников
Генетики из Стэнфордского университета выяснили, почему некоторые копии генов, которые были удвоены в результате мутаций, сохраняются в геноме, несмотря на то, что большинство из них теряется или утрачивает свои функции. Оказалось, что гены-близнецы начинают поддерживать работу друг друга и потеря одного ..
2016-05-22 1513 0 Научные открытия
0
Открытие "частицы Бога" "Наука 2.0" и Вести.Ru покажут в прямом эфире
Ученые Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) на научном семинаре планируют объявить о грандиозном открытии — обнаружении бозона Хиггса — предсказанной частицы, несущей ответственность за массу элементарных частиц в рамках физической теории "Стандартного типа". Бозон Хиггса получил ..
2012-07-4 2143 0 Научные открытия
0
Сущестование двойника бозона хиггса опровергнуто
Международная группа физиков ATLAS, работающая с одноимённым детектором Большого адронного коллайдера, представила результаты поиска «двойника» бозона Хиггса. Исследователи, среди которых и заведующий кафедрой высоких энергий МФТИАлександр Зайцев, опубликовали статью, которая позволяет если не исключить наличие ..
2015-05-20 6425 0 Научные открытия
4
NASA сняло на видео солнечный торнадо
Космическое агентство NASA опубликовало видеокадры мощного солнечного торнадо. Высота столбов плазмы достигала 200 тысяч километров — это примерно пять планет размером с Землю. Уникальное явление произошло в сентябре прошлого года. Газ, раскалившийся до двух миллионов градусов ..
2012-03-30 1893 0 Научные открытия
0
Раскрыта тайна февральского метеорного потока
Ежегодно в феврале можно наблюдать загадочный метеорный поток. Среди падающих объектов встречаются метеороиды размером как с баскетбольный мяч, так и с автобус. NASA уже более 50 лет наблюдает за этим странным потоком. Особенность его заключается в том, что каждый новый "дождь" сильно отличается от прошлогоднего, ..
2012-02-29 1700 0 Научные открытия
0
Придуманы названия двум условным элементам таблицы Менделеева
Российские и американские ученые из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) и Ливерморской национальной лаборатории (LLNL) предложили названия для двух элементов таблицы Менделеева, синтезированных около десяти лет назад. До сих пор носивших лишь условные названия – унунквадий (114) и унунгексий ..
2011-12-4 3389 0 Научные открытия
0
Физики управляли квантовой симметрией двухслойного графена
Ученые из США, Канады и Японии наблюдали дробный квантовый эффект Холла в двухслойном графене и показали возможность управления свойствами такого материала действием электрического поля. Свое исследование авторы опубликовали в статье в журнале Science. Физикам удалось при помощи электрического ..
2014-07-04 1615 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 1725 0 Научные открытия
0