Eksperiment s nuklearnim reaktorom isključuje jednu nadu tamne materije

Bila je to anomalija otkrivena u oluji nuklearnog reaktora toliko zbunjujuća da su se fizičari nadali da će rasvijetliti tamnu materiju, jednu od najvećih misterija svemira.

Međutim, novo istraživanje definitivno je odbacilo mogućnost da ovo čudno mjerenje ukazuje na postojanje "sterilnog neutrina", hipotetske čestice koja je dugo izmicala znanstvenicima.

Neutrini se ponekad nazivaju "česticama duhovima" jer jedva da stupaju u interakciju s drugom materijom - procjenjuje se da ih oko 100 bilijuna prođe kroz naša tijela svake sekunde.

Otkako se 1930. godine prvi put razmišljalo o neutrinima, koji su jedne od najčešćih čestica u svemiru, znanstvenici pokušavaju utvrditi njihova svojstva.

Pojavljuju se "kada se promijeni priroda jezgre atoma", rekao je za AFP fizičar David Lhuillier iz francuske Komisije za atomsku energiju.

To bi se moglo dogoditi kada se spoje u bijesnoj fuziji u „srcu zvijezda” poput našeg Sunca, ili se razbiju na dijelove u nuklearnim reaktorima, rekao je.

Postoje tri potvrđene vrste neutrina: elektron, mion i tau.

Međutim, fizičari sumnjaju da bi mogao postojati četvrti neutrino, nazvan "sterilan", jer uopće ne stupa u interakciju s običnom materijom.

U teoriji, bio bi odgovoran samo gravitaciji, a ne i temeljnoj sili slabih interakcija, koje i dalje imaju utjecaj na preostale neutrine.

Teorijska fizika ima spremno mjesto za sterilni neutrino, "ali još nije bilo jasne demonstracije njegovog postojanja", dodao je.

Kandidat za tamnu materiju

Tako su Lhuillier i ostatak STEREO kolaboracije, koja okuplja francuske i njemačke znanstvenike, krenuli u potragu za njim.

Prethodna mjerenja nuklearnog reaktora otkrila su manje neutrina od količine očekivane teorijskim modelima, što je fenomen nazvan "reaktorska anti neutrinska anomalija".

Sugerirano je kako su se nestali neutrini promijenili u sterilnu vrstu, nudeći rijetku priliku za dokazivanje njihovog postojanja.

Kako bi to otkrili, STEREO kolaboracija instalirala je namjenski detektor nekoliko metara od nuklearnog reaktora koji se koristio za istraživanje na institutu Laue–Langevin u Grenobleu u Francuskoj.

Nakon četiri godine promatranja više od 100.000 neutrina i dvije godine analiziranja podataka, zaključak je objavljen u časopisu Nature.

Anomalija se "ne može objasniti sterilnim neutrinima", rekao je Lhuillier.

Ali to "ne znači da ih nema u svemiru", dodao je.

Eksperiment je otkrio kako su prijašnja predviđanja količine proizvedenih neutrina bila netočna.

Ali to nije bio potpuni promašaj, pružajući mnogo jasniju sliku neutrina emitiranih nuklearnim reaktorima.

Isto bi moglo pomoći ne samo budućim istraživanjima, već i u praćenju nuklearnih reaktora.

U međuvremenu, nastavlja se potraga za sterilnim neutrinom. Akceleratori čestica, koji razbijaju atome, mogli bi ponuditi nove tragove.

Unatoč neuspjehu, interes bi mogao ostati visok jer se sterilni neutrini smatraju sumnjivim vezano za tamnu materiju, koja čini više od četvrtine svemira, ali je i dalje obavijena velom tajne.

Poput tamne tvari, sterilni neutrino ne stupa u interakciju s običnom materijom, što ga čini nevjerojatno teškim za promatranje.

"Neutrino predstavlja moguće objašnjenje zašto vidimo učinke tamne tvari - i zašto ne možemo vidjeti tamnu tvar", rekao je Lhuillier.

Izvor: Phys