Ученые из США сузили область поиска неуловимых нейтрино, используя данные эксперимента Prospect. Пусть сами частицы пока не найдены, исследование помогло лучше понять их возможные свойства. Это важно для разгадки тайн Вселенной, включая природу тёмной материи.
Нейтрино — это почти безмассовые нейтральные частицы, которые крайне слабо взаимодействуют с атомами обычного вещества, пролетая сквозь него почти без помех. Их иногда называют частицами-призраками. Ядерные реакторы служат мощным и контролируемым источником этих частиц для научных экспериментов.
Ключевая идея исследования связана с нейтринными осцилляциями. Это явление, при котором нейтрино одного типа может спонтанно превращаться в нейтрино другого типа во время полёта. Учёные проверяли гипотезу, что обычные антинейтрино, рождённые в реакторе (назовём их тип А), могут превращаться в гипотетические стерильные нейтрино (тип Б). Особенность стерильных нейтрино в том, что они, как предполагается, почти никак не взаимодействуют с нашими приборами и потому невидимы для детекторов.
Эксперимент Prospect был разработан для проверки этой идеи. Детектор располагался очень близко к ядерному реактору HFIR (ORNL), который испускает известный поток антинейтрино типа А. Задача детектора — посчитать, сколько частиц типа А до него долетело. Если часть из них по пути превратилась в невидимые стерильные нейтрино (тип Б), то детектор зафиксирует меньше частиц типа А, чем ожидалось. Грубо говоря, представьте, что вы ждёте посылку со 100 красными шариками. Если по дороге часть шариков перекрасилась в невидимый цвет, то вы получите меньше 100 красных шариков и поймёте, что что-то произошло. Обнаружение такой «нехватки» и было бы косвенным свидетельством существования стерильных нейтрино.
На самом деле, эксперимент Prospect не обнаружил стерильных нейтрино, но он позволил значительно сузить диапазон их возможных характеристик (в частности, массы). По словам участника исследования Рассела Нилсона (Университет Дрекселя), эксперимент оказался очень продуктивным и дал важные результаты не только для поиска стерильных нейтрино, но и для изучения характеристик потока частиц от реакторов и поиска тёмной материи.
