Донедавна в науці виділяли три основні види нейтрино: електронне нейтрино, мюонне нейтрино і тау-нейтрино. Стерильне нейтрино, їхній четвертий давно втрачений брат, ніяк не вписується у відомі нам закони природи. Байдужий до всього він реагує тільки на гравітацію, але й це все ще здогадки.

У пошуках четвертого нейтрино

Вчені вже 30 років говорять про ймовірність існування такої частинки, проте до цього часу це були тільки балачки. Уявіть собі ситуацію: стоїть вчений, проводить експеримент на детекторі нейтрино в Fermilab і робить переворот у Стандартній моделі фізики. Більше того, нові “стерильні нейтрино” можуть бути частиною темної матерії. І це все тільки початок історії.

Ще в середині 90-их американці провели дослідження в лабораторії в Лос-Аламосі (Нью-Мексико, США) і припустили, що десь у світі повинні бути стерильні нейтрино. Вчені обстріляли променями з мюооних нейтрино детектор, до складу якого входять електронні нейтрино. Тоді вони засікли 2437 зіткнень, а згідно з теорією їх мало бути на 500 менше. Детектор невпинно показував надлишок частинок, який вчені не могли пояснити тогочасними теоретичними інструментами. Так вони припустили, що десь там є ще невідомий нам вид нейтрино. Науковцям не вдалося його зафіксувати і вони сформували гіпотезу, згідно з якою стерильні нейтрино не взаємодіють з матерією, не піддаються впливу жодної з сил природи та їм, можливо, байдуже до законів гравітації.

З того часу припущення не давало спокою дослідникам і вони намагалися розкрити цю таємницю. Вдруге на слід підступної частинки вийшла Fermilab. Під час експерименту вони отримали дані, які не змогли пояснити за допомогою постулатів Стандартної моделі фізики. Детектори, за допомогою яких досліджують нейтрино, фіксують спалахи світла, що з’являються у момент зіткнення частинок. Отже, існування стерильних нейтрино підтверджує лише завелика кількість частинок у потоці, що вимірюється. Як стверджують теоретики, ці агенти чорної матерії можуть змішуватися зі звичайними нейтрино і міняти амплітуду осциляцій.

Світ забув про четвертий вид нейтрино після 2016 року, коли на Південному полюсі завершився десятилітній експеримент. За цей час вчені відстежили близько 100 тисяч блискавок нейтрино і не знайшли жодної ознаки містичної частинки. Fermilab повторила експеримент з 90-их і цифри знову не зійшлися. Оскільки, вчені не можуть пояснити результати свого дослідження за допомогою Стандартної моделі фізики, вони припускають, що знайшли четвертий вид нейтрино.

То що там з темною матерією?

Деяких вчених, очевидно, заінтригував той факт, що стерильні нейтрино байдужі до звичайної матерії. Так вони стали ідеальними кандидатами на роль складників темної матерії.

У 2014 році Кеворк Абазаджан, фізик Каліфорнійського університету, представив на загальний розгляд дослідження, в якому пояснив випромінювання з галактичних кластерів саме активністю стерильних нейтрино. Є і книга Олександра Мерле “Стерильні нейтрино і темна матерія”, де не одна сотня сторінок присвячена доказам та контраргументам цієї гіпотези.

Дізнатись більше :

Scientific American