Одакле неутрини добивају своју масу? То је мистерија, једна од најчешћих проблема у Стандардном моделу физике честица. Али тим физичара мисли да зна како да то реши.
Ево проблема: Неутрини су чудни. Ултра бледе честице, већина њих је толико нискоенергетска и безначајна да пролазе кроз нашу читаву планету без заустављања. Научници су деценијама сматрали да уопште немају масу. У оригиналној верзији Стандардног модела, која описује физику честица, неутрино је био потпуно без тежине. Пре око две деценије, то се променило. Физичари сада знају да неутрини имају масу, мада у незнатним количинама. И још увек нису сигурни зашто је та маса.
Ипак, мистерију можемо решити, тврди се у новом раду објављеном 31. јануара у часопису Пхисицал Ревиев Леттерс. Обзиром на довољно времена и података, неутрини који имају највећу енергију које већ можемо открити требало би да помогну у откључавању тајни њихове масе.
Откривање неутринских резонанци
Неутрини долазе са различитим количинама енергије: Две иначе идентичне честице понашаће се различито у зависности од тога колико енергије носе.
Већина неутрина које можемо открити потиче из нашег сунца и неколицина супер свијетлих извора енергије на Земљи (попут нуклеарних реактора), и релативно су мало енергије. А неутрини ниске енергије лако клизи кроз делове материје, без икаквог ударања. Али нашу планету такође бомбардирају много већи енергетски неутрини. А ове су вероватније да ће налетети на друге честице, попут тракторске приколице која вриште низ аутопут у пролазној траци.
Још 2012. године, на Антарктику је стигао детектор честица који је осмишљен за откривање неутрина више енергије. Али детектор, по имену ИцеЦубе, не може их директно осјетити. Уместо тога, он тражи последице високоенергетских неутринских судара са молекулама воде у околним ледовима - сударе који производе рафале других врста честица које ИцеЦубе може открити. Обично су ти рафали неред, стварајући разне честице. Али понекад су необично чисти - резултат процеса који се зове резонанца, рекао је коаутор студије Бхупал Дев, физичар са Универзитета Васхингтон у Ст. Лоуису.
Када се неутрино закуца у другу честицу, тачније на електрон, понекад ће проћи кроз процес познат као Гласхов-резонанца, Дев је за Ливе Сциенце рекао да резонанца две честице заједно сажима и претвара их у нешто ново: В бозон. Први пут предложен 1959. године, Гласховова резонанца захтева веома велике енергије, а један пример се можда појавио у ИцеЦубе-у 2018. године, према 2018. разговору на неутралној конференцији.
Али, према Деву и његовим коауторима, можда постоје друге врсте резонанца. Једна од популарнијих теорија о томе како неутрини добијају своју масу позната је под називом "Зее модел". И под Зее моделом, постојала би друга врста резонанције попут Гласхов-а, стварајући још једну честицу, познату као "Зее пуцање", написали су истраживачи у новој студији. А та би резонанца била у могућности ИцеЦубе-а да открије.
Ако се открије Зее прасак, то би довело до радикалне надоградње Стандардног модела, потпуно трансформишући како физичари гледају неутрине, рекао је Дев.
Зее модел прешао би из теорије у чврсту науку, а постојећи модел неутрина био би избачен.
Али ИцеЦубе је осетљив само на одређене опсеге неутринских енергија, а услови који би произвели Зее експлозије налазе се на спољним ивицама тог распона. Имајући у виду време, један такав инцидент вероватно ће открити ИцеЦубе у неком тренутку у наредних 30 година.
Али, срећом, долазе ажурирања ИцеЦубе-а, приметили су истраживачи. Једном када се детектор надогради на много већи и осетљивији ИцеЦубе-Ген 2 (није јасно када ће се то догодити), осетљивији уређај би могао да буде у стању да приме Зее рафал у року од само три године - ако је Зее експлозија заиста тамо негдје.
А ако Зее рафали нису тамо, а Зее модел није у реду, мистерија неутринске масе ће се само продубити.
