Resultaten van diepe ondergrondse experimenten bevestigen anomalie: mogelijke nieuwe fundamentele fysica

Nieuwe resultaten van het Baksan Experiment on Sterile Transformations (BEST) bevestigen een anomalie die wijst op een nieuw fysiek potentieel.

Steriele neutrino’s, grondbeginselen van de fysica onder verklaringen van afwijkende resultaten.

De nieuwe wetenschappelijke bevindingen bevestigen een anomalie die in eerdere experimenten werd waargenomen, die kan wijzen op een nieuw, nog bevestigd elementair deeltje, het steriele neutrino, of op de noodzaak van een nieuwe verklaring voor een aspect van Standaardmodelfysica, zoals de neutrino-doorsnede, die 60 jaar geleden voor het eerst werd gemeten. Los Alamos National Laboratory is de leidende Amerikaanse instelling die meewerkt aan het Baksan Experiment on Sterile Transformations (BEST), waarvan de resultaten onlangs in tijdschriften zijn gepubliceerd. Fysieke beoordelingsbrieven En de fysieke beoordeling c.

“De resultaten zijn erg opwindend”, zegt Steve Elliott, senior analist bij een van de teams die de gegevens evalueert en lid van de afdeling natuurkunde van Los Alamos. “Dit bevestigt zeker de anomalieën die we in eerdere experimenten zagen. Maar wat dit betekent is niet duidelijk. Er zijn nu tegenstrijdige resultaten over steriele neutrino’s. Als de resultaten wijzen op een verkeerd begrip van elementaire kern- of atoomfysica, zou dat ook interessant zijn.” Andere leden van het Los Alamos-team zijn Ralph Masarczyk en Enuk Kim.

beste galliumdoelwit

Het voltooide doelwit van twee galliumregio’s, dat zich diep onder de grond bevindt bij het Baksan Neutrino-observatorium in het Kaukasusgebergte in Rusland, bevat een binnen- en een buitenreservoir van gallium, dat wordt bestraald door een elektronenneutrinobron. Krediet: AA Shikhin

Meer dan anderhalve kilometer onder de grond bij het Baksan Neutrino Observatorium in het Russische Kaukasusgebergte 26 radioactieve schijven van chroom 51, een kunstmatige radioactieve isotoop van chroom en een 3,4 megapicurie-bron van elektronenneutrino’s, worden het best gebruikt voor gallium binnen- en buitentankstraling, zacht materiaal , zilvermetaal Ook in eerdere experimenten, hoewel het eerder in een enkele tank werd gebruikt. De reactie tussen de elektronenneutrino’s van chroom 51 en gallium produceert de isotoop germanium 71.

De gemeten productiesnelheid van germanium-71 was 20-24% lager dan verwacht op basis van theoretische modellering. Deze discrepantie is consistent met anomalieën die in eerdere experimenten zijn waargenomen.

BEST is gebaseerd op het zonne-neutrino-experiment, het Sovjet-Amerikaanse Gallium Experiment (SAGE), waaraan het Los Alamos National Laboratory een belangrijke bijdrage leverde, te beginnen in de late jaren tachtig. Dat experiment maakte ook gebruik van gallium- en neutrinobronnen met een hoge dichtheid. Resultaten van dat experiment en andere gaven een tekort aan elektronenneutrino’s aan – een discrepantie tussen verwachte en werkelijke resultaten die bekend is komen te staan ​​als de “gallium-anomalie”. De verklaring voor het tekort zou het bewijs kunnen zijn van oscillaties tussen elektronenneutrino’s en steriele neutrino-toestanden.

chromen schijven

Een reeks van 26 radioactieve chroom-51-schijven is de bron van de elektronenneutrino’s die interageren met gallium en germanium-71 produceren met snelheden die kunnen worden afgemeten aan de verwachte snelheden. Krediet: AA Shikhin

Dezelfde anomalie werd herhaald in het beste experiment. Mogelijke verklaringen zijn wederom oscillatie in een steriel neutrino. Een hypothetisch deeltje kan een aanzienlijk deel uitmaken van donkere materie, een mogelijke vorm van materie waarvan wordt aangenomen dat het de overgrote meerderheid van het fysieke universum uitmaakt. Deze interpretatie moet mogelijk verder worden getest, omdat de meting voor elke tank bijna hetzelfde was, zij het minder dan verwacht.

Andere verklaringen voor de anomalie zijn de mogelijkheid dat er een misverstand is in de theoretische input voor het experiment – dat de natuurkunde zelf herformulering vereist. Elliott wijst erop dat de dwarsdoorsnede van het elektronenneutrino niet eerder is gemeten bij deze energieën. De theoretische ingang voor het meten van de dwarsdoorsnede, die moeilijk te bevestigen is, is bijvoorbeeld de elektronendichtheid in de atoomkern.

De methodologie van het experiment werd zorgvuldig herzien om ervoor te zorgen dat er geen fouten optraden in aspecten van het onderzoek, zoals de plaatsing van stralingsbronnen of de werking van het telsysteem. Toekomstige herhalingen van het experiment, indien uitgevoerd, kunnen een andere stralingsbron omvatten met hogere energie, langere halfwaardetijd en gevoeligheid voor kortere oscillatiegolflengten.

Referenties:

“Resultaten van het Baksan-experiment op steriele transformaties (beter)” door VV Barinov et al., 9 juni 2022, hier beschikbaar. Fysieke beoordelingsbrieven.
DOI: 10.1103/ PhysRevLett.128.232501

“Zoeken naar elektron-neutrino-overgangen naar steriele toestanden in het beste experiment” Door VV Barinov et al., 9 juni 2022, hier beschikbaar. fysieke beoordeling c.
DOI: 10.1103/ PhysRevC.105.065502

Financiering: Department of Energy, Office of Science, Office of Nuclear Physics.

READ  NASA en SpaceX stoppen lancering van Dragon om hydrazine-probleem te bestuderen

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *