"Revolutionäre" Physik: lauern Sterile Neutrinos im Universum?

Ein völlig neues subatomaren Teilchen – eine so zurückgezogen und fremd, dass er unentdeckt durch gewöhnliche Materie geht – konnte im Universum lauern.

Wenn also, ein Detektor einschalten noch in diesem Jahr soll die erste überzeugende Beweise für das Teilchen finden konnten, ein steriles Neutrino genannt. Das neue Experiment, dessen 30-Tonnen-Detektors einrasten am Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois vor kurzem gesenkt wurde, sucht nach Spuren dieses schwer fassbare Teilchen in einer anderen Art von Neutrino zu verwandeln.

Im Gegensatz zu dem Higgs-Boson, dachte das Teilchen zu erklären, warum andere Teilchen eine Masse haben und, die meisten Physiker vorausgesagt jahrzehntelang bestehen sollte sterile Neutrinos wäre im Bereich der völlig unbekannte Physik, die nur einige Physiker existieren glauben, sagte Bonnie Fleming, das Experiment-Sprecherin und ein Physiker an der Yale University. "Es wäre völlig revolutionäres", sagte Fleming. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Geisterhafte Teilchen

Neutrinos sind winzige, fast masselosen Teilchen, die bei Kernreaktionen in den Herzen der Stars, Supernovae und andere explosive kosmische Ereignisse bilden. Obwohl Billionen von Neutrinos durch unseren Körper jede Sekunde passieren, interagieren sie fast nie mit anderen Stoffen, indem Sie ihnen den Spitznamen "Ghost Partikel."

Die bekannten Neutrinos kommen in drei verschiedene Typen oder Varianten – Elektron, Myon und Tau — und in den letzten 15 bis 20 Jahren, Wissenschaftler haben gelernt, dass diese Aromen oszillieren oder ineinander, mit einer bestimmten Frequenz ändern. (Bei Kollisionen, Elektron-Neutrinos können auch in Elektronen umwandeln, Myon-Neutrinos in Myonen verwandeln und Tau-Neutrinos in Tau-Leptonen, Teilchen, die Elektronen ähneln verwandeln können.

Aber ein paar Hinweise deuten darauf hin, es könnte eine völlig neue Art von Neutrinos gibt. Zum Beispiel gefunden Experimente in den 1990er Jahren, Neutrinos von der Sonne zu erkennen und mögliche Beweise, dass Elektron-Neutrinos verschwanden. Ein weiteres Experiment entworfen, um Neutrino-Oszillation Sonde gefunden zusätzliche Elektron-Neutrinos erscheinen. Eine Erklärung für diese Anomalien ist, dass die Neutrinos morphing in ein intermediate-Teilchen ein steriles Neutrino genannt wurden.

Wenn solche sterile Neutrinos vorhanden sind, erzählte würde sie nur mit der Materie durch die unglaublich schwache Kraft der Schwerkraft, so dass direkte Nachweis unmöglich, interagieren Fleming Leben Wissenschaft.

Sterile Neutrinos Jagd

Also ab Ende dieses Jahres oder früh im Jahr 2015, Fleming und ihre Kollegen für indirekte Beweise für sterile Neutrinos aussehen werden. Das Experiment, genannt MicroBooNE, schießt einen Lichtstrahl, der reinen Myon-bezogene Neutrinos 0,3 Meilen (0,5 km) durch einen 30-Tonnen-Metall-Tank mit Argon gefüllt. Obwohl die meisten dieser Geist-Teilchen durch das Argon unverändert reist, wird einige Geschmack gelegentlich ändern, um ein Elektron-Neutrino, Tau-Neutrino – oder möglicherweise ein steriles Neutrino.

Ein Teil dieser Neutrinos dann weiter mit den Kernen der Argon-Atomen im Detektor zu kollidieren.

"sie zerbricht, dass Kern und Teile von diesem Kern werden überall, gehen", sagte Matt Strassler, ein Physiker an der Harvard University, die nicht an der Studie beteiligt war. Im Rahmen der Kollision werden Elektron-Neutrinos in Elektronen, manchmal verwandeln Strassler hinzugefügt.

Der Detektor identifiziert dann wo, wann und welche Art von Teilchen entstanden durch die Analyse der Spuren von ionisiert oder Partikel nach der Kollision in Rechnung gestellt.

Weil die Forscher, wie oft wissen Elektron Neutrinos sollte in Elektronen bei solchen Kollisionen, jede Abweichung von den Erwartungen umwandeln könnte ein Zeichen dafür, dass ein Myon-Neutrino verwandelte sich in einen mittleren sterile Neutrino, dann in ein Elektron-Neutrino und schließlich in ein Elektron.

Longshot Physik

Obwohl die Entdeckung eine sterile Neutrino eine Möglichkeit ist, ist es nicht wahrscheinlich, Strassler sagte.

MicroBooNE arbeitet daran, verlockende Hinweise in Daten von einem Vorläufer-Experiment genannt MiniBooNE klären, aber es gibt eine gute Chance, dass MiniBooNE "schmutzigen Messung" nimmt Fahrt auf andere Prozesse statt, sagte Strassler.

Auch wenn das neue Experiment etwas Seltsames entdeckt, sagte gibt es keine Garantie sterile Neutrinos verursacht das Signal, als einige andere ganz andere Interaktion, er.

"Gibt es eine sehr kleine — nicht Null-chance, dass sie tatsächlich gehen, um eines der großen Geheimnisse des Universums, entdecken Sie" Strassler erzählte Leben Wissenschaft.

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