Experiment NOvA odhaluje nové aspekty chování neutrin

9. srpna 2016
Nové výsledky ukazují, že korelace mezi vůní a hmotností bude zřejmě složitější, než se předpokládalo.

Nové výsledky ukazují, že korelace mezi vůní a hmotností bude zřejmě složitější, než se předpokládalo.

Vědci z mezinárodního experimentu NOvA zveřejnili nové velmi zajímavé výsledky, které by mohly pomoci lépe porozumět chování neutrin.

Neutrina byla doposud detekována ve třech variantách, zvaných „vůně“ – mionové, tauonové a elektronové. Existují také ve třech tzv. hmotových stavech, které ovšem nemusejí přímo odpovídat daným vůním. Vztah mezi těmito stavy se řídí komplexním procesem tzv. směšování. Tento proces jsme zatím úplně nerozklíčovali, a čím více rozumíme propojení mezi stavy vůně a stavy hmoty, tím lépe budeme chápat tyto mysteriózní částice.

Na Mezinárodní konferenci částicové fyziky ICHEP dnes v Chicagu vědci z experimentu NOvA prezentovali důkaz tzv. nemaximálního směšování (nonmaximal mixing), kdy jeden ze tří hmotových stavů neobsahuje stejnou příměs mionové a tauonové vůně, jak se doposud předpokládalo. Tento předběžný výsledek experimentu NOvA je vůbec prvním náznakem tohoto fenoménu u třetího hmotového stavu.

Experiment NOvA, řízený z Fermilabu blízko Chicaga, měří neutrinová data od února roku 2014. NOvA využívá nejintenzivnější svazek mionových neutrin na světě, který prolétává 810 km zemské kůry mezi Fermilabem a obřím vzdáleným detektorem na severní hranici Minnesoty. NOvA byla navržena pro zkoumání fenoménu neutrinových oscilací, kdy tyto částice za letu mění svou vůni.

Pomocí oscilací studuje NOvA základní vlastnosti neutrin již dva roky. Detektory NOvA umí zachytit jak mionová, tak elektronová neutrina a umějí analyzovat přesný počet mionových neutrin, která proletěla celou trasu zemskou kůrou a počet elektronových neutrin, která se během této cesty ve svazku objevila.

Změřená data také ukazují, že tzv. třetí hmotový stav má buď více mionové vůně než tauonové, nebo naopak. Experiment NOvA zatím ještě nenaměřil dostatečné množství dat, aby se tento výsledek dal prohlásit za objevení nemaximálního směšování, ale pokud změřený trend přetrvá, vědci očekávají, že k definitivnímu rozuzlení této záhady budou mít v nadcházejících letech dostatek dat.

„NOvA se teprve rozjíždí,“ říká Gregory Pawloski z Minnesotské univerzity, jeden z vědců, kteří na tomto výsledku pracovali. „Naměřený datový vzorek je pouze jednou šestinou plánovaného celku a bude jistě vzrušující sledovat, zda se tento poutavý náznak vyvine do plnohodnotného objevu.“

NOvA bude další data s neutrinovým a antineutrinovým svazkem zaznamenávat několik dalších let. S oběma vyladěnými detektory a neutrinovým svazkem z Fermilabu v plné síle má experiment NOvA dobré vyhlídky na osvětlení mnoha jiných záhad ve světě neutrin.

Na experimentu NOvA se také podílejí čeští vědci z FJFI ČVUT, FZU AV ČR a MFF UK. Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) je přední americká národní výzkumná laboratoř částicové fyziky. Leží na předměstí Chicaga (Illinois, USA) a provozuje mimo jiné jeden z největších urychlovačových komplexů na světě. Vědci z pražských institucí mají dlouhou tradici ve spolupráci na předních experimentech ve Fermilabu, v minulosti experiment D0, který v roce 1995 objevil top kvark, v současné době neutrinové experimenty NOvA a DUNE.

Tisková zpráva

Kontaktní osoba:
Karel Soustružník
soustruz@ipnp.troja.mff.cuni.cz
+420 221 912 475