Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir
Redaktorların qeydləri
MicroBooNE eksperimentindən iki pionsuz yüklü cərəyan elektron-neytrino qarşılıqlı əlaqəsi. Solda: Protonu olmayan elektron duşu. Sağda: Elektron duşu və proton izi. Kredit: MicroBooNE Əməkdaşlıq
Son Fiziki İcmal Məktubları nəşri, əvvəlki MiniBooNE təcrübəsi ilə aşkar edilmiş neytrinoya bənzər hadisələrin anomal artıqlığını araşdıran MicroBooNE detektor məlumatlarının hərtərəfli təhlilini təqdim edir.

1990-cı ildə LSND (Maye Scintillator Neytrino Detector) təcrübəsi steril neytrinoların potensial mövcudluğunu göstərən anormal bir siqnal müşahidə etdi – üç müəyyən edilmiş ləzzətdən (elektron, muon və tau neytrinolarından) kənarda dördüncü neytrino növü.

MiniBooNE eyni neytrino şüası metodologiyasından istifadə edərək bu anomaliyanı araşdırmaq üçün qurulmuşdur. Bununla belə, MiniBooNE sirri həll etmək əvəzinə özünəməxsus bir anomaliya kəşf etdi.

“MiniBooNE öz detektorunda elektron neytrinolara bənzəyən həddən artıq çox [elektromaqnit] hadisə müşahidə etdi” deyə Mançester Universitetinin tədqiqatçısı və tədqiqatın həmmüəllifi Chris Thorpe izah etdi. MiniBooNE artıqlığının mümkün səbəblərindən biri yeni növ neytrinoların mövcudluğudur, lakin yanlış modelləşdirilmiş fon və ya çürüyən qaranlıq maddə hissəcikləri kimi digər izahatlar da anomaliyanın arxasında ola bilər.”

Anomaliyanın təbiətini anlamaq, MiniBooNE artıqlığını araşdırmaq üçün xüsusi olaraq hazırlanmış yeni nəsil detektor MicroBooNE-nin diqqət mərkəzində oldu. Bu yeni analiz MicroBooNE-nin tam beş illik məlumat dəstindən istifadə edən ilk hərtərəfli testi təmsil edir.

Eksperimentin təkmilləşdirilməsi
MiniBooNE təcrübəsində Cherenkov işıq emissiyaları vasitəsilə elektromaqnit fəaliyyətini təyin edən mineral yağla doldurulmuş detektordan istifadə edilib.

Bununla belə, texnologiyanın kritik bir məhdudiyyəti var idi: ayrı-ayrı hissəcikləri dəqiq izləmək və ya elektromaqnit siqnalı üçün mənbə hissəciyi təyin etmək mümkün deyildi.

Mançester Universitetinin elmi işçisi və həmmüəllif Alexandra Trettin, “Onlar neytrino ilə qarşılıqlı təsir nəticəsində birbaşa yayılan elektronu ilkin fotondan ikincil emissiya kimi əmələ gələn elektrondan ayıra bilmədilər” dedi.

Bu qeyri-müəyyənlik kritik idi, çünki neytrino salınımları, yaxşı sənədləşdirilmiş olsa da, müşahidə olunan artıqlığı hesablamaq üçün çox tədricən irəliləyir və bu, anomaliyanın yeni fizikadan daha çox yanlış təsnif edilmiş fon hissəciklərindən yarana biləcəyini göstərir.

MicroBooNE, yüklənmiş hissəcik yolunun yenidən qurulması və qəti hissəcik növlərinin müəyyən edilməsi üçün millimetr miqyaslı məkan ayırdına nail olan maye arqon vaxtının proyeksiya kamerası texnologiyasından istifadə edərək bu qeyri-müəyyənliyi həll etmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmışdır.

MicroBooNE təcrübəsi
MicroBooNE Fermilab-da neytrino mənbəyindən 470 metr məsafədə yerləşən MiniBooNE ilə eyni Gücləndirici Neytrino Şüasında işləyir. Bu yanaşma əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilmiş aşkarlama metodlarından istifadə etməklə eyni anomal neytrino şüasının tədqiqini təmin edir.

Təcrübənin mərkəzində atomaltı hissəciklər üçün mürəkkəb 3D kamera kimi fəaliyyət göstərən bir texnologiya olan maye arqon zaman proyeksiya kamerası (LArTPC) dayanır. Neytrino-arqon nüvələrinin qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranan yüklü hissəciklər mühitdən keçərkən maye arqonu ionlaşdırır. Elektrik sahələri bu ionlaşma elektronlarını onların dəqiq mövqelərini qeyd edən naqil müstəvilərinə sürükləyir və hər bir hissəciyin yolunu, enerjisini və şəxsiyyətini aşkar edən ətraflı izlər yaradır.

Bu son təhlil, MicroBooNE-nin tam beş illik əməliyyat məlumat dəstinin ilk istifadəsini qeyd edir, hədəf üzrə 1,11 × 10 21 protona uyğundur ki, bu da əvvəlki tədqiqatlarla müqayisədə 70% artım deməkdir.

Tədqiqatçılar diqqəti bir-birini tamamlayan iki hadisə kateqoriyasına yönəldiblər: görünən protonların mövcud olub-olmamasına görə daha sonra bölünən, pionları olmayan bir elektron istehsal edən qarşılıqlı təsirlər.

“Biz protonların mövcudluğuna əsaslanaraq məlumat nümunələrini ayırdıq və MiniBooNE detektorunun müşahidə etdiyi bütün mümkün siqnal topologiyalarını daxil etmək üçün ayrılmış nümunələr və birləşmiş nümunə üzərində təhlil apardıq” dedi Santa Barbara Kaliforniya Universitetinin doktoranturadan sonrakı alimi və tədqiqatın həmmüəllifi Fan Gao.

Ayrılma kritik idi, çünki protonlar Cherenkov emissiyalarını istehsal etmək üçün çox yavaş olduğuna görə MiniBooNE üçün görünməz olsa da, MicroBooNE onları dəqiq müəyyən edə bildi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

e-poçt
Anomaliya testi
MiniBooNE artıqlığının elektron neytrinolarla izah edilə biləcəyini birbaşa yoxlamaq üçün tədqiqatçılar müşahidə edilən anomaliyanı MicroBooNE-nin görməli olduğu proqnozlara çevirən iki empirik model hazırladılar.

Əvvəlki analizlərdə istifadə edilən birinci model, artıqlığın elektron neytrino axınındakı enerjidən asılı gücləndirilməsi nəticəsində yarandığını güman edirdi. Bu yanaşma neytrino enerjisinin funksiyası kimi MiniBooNE məlumatlarını açdı.

Ancaq bu ilk modelin əhəmiyyətli bir çatışmazlığı var idi. Model, MiniBooNE-nin faktiki müşahidə etdiyi elektromaqnit duşlarının spesifik xüsusiyyətlərini, xüsusən də onların enerji və istiqamət xüsusiyyətlərini dəqiq şəkildə təkrarlaya bilmədi.

Komanda MiniBooNE-nin ölçdüyü faktiki müşahidə olunanlara fokuslanan ikinci, daha mürəkkəb model hazırlayıb: elektromaqnit duşlarının enerjisi və bucağı.

Nəticələr birmənalı idi.

Hər iki siqnal modeli ilə müqayisə edildikdə, MicroBooNE məlumatları MiniBooNE anomaliyasının elektron neytrino şərhini dəstəkləyən heç bir sübut göstərmədi.

“Biz MiniBooNE siqnalı ilə və daxil etmədən proqnozlar verdik və bunları məlumatlarımızla müqayisə etdik” dedi Thorpe. “Məlumatlarımız MiniBooNE siqnalını ehtiva etməyən proqnoza üstünlük verir və təhlilimiz göstərir ki, bu, statistik bir təsadüf olma ehtimalı 1%-dən azdır.”

İstisna, çoxlu kinematik dəyişənlər arasında 99%-dən çox etibarlılıq səviyyəsində istisna edilən ikinci siqnal modeli üçün xüsusilə güclü idi. Statistik əhəmiyyət birinci model üçün 2,9σ-ə, ikinci model üçün isə 3,8σ-ə çatdı – adətən hissəciklər fizikasında əhəmiyyətli hesab edilən həddən xeyli yuxarı.

Cavabsız suallar
Bu hərtərəfli təhlil MiniBooNE anomaliyasının əsas izahatını qəti şəkildə istisna etsə də, artıqlığın özü açıqlanmır və digər səbəblər üçün potensialı qoruyur.

“Anomaliya özü izahata ehtiyacı olan statistik cəhətdən yüksək əhəmiyyətli bir müşahidə olaraq qalır və bir çox digər fərziyyələr hələ də masadadır” dedi Trettin.

Bir neçə alternativ izahat araşdırılır. MiniBooNE-nin foton və elektron siqnallarını ayıra bilmədiyini nəzərə alsaq, artıqlıq elektronlardan deyil, foton istehsalından yarana bilər.

Beyond-Standard Model ekzotik fizika anormal qarşılıqlı təsirlərə malik steril neytrinolar və ya hipotetik qaranlıq sektorlardan gələn hissəciklər də daxil olmaqla digər izahatlar təklif edir.

“Mövcud hissəciklər fizikası biliklərindən kənarda olan bəzi digər fizika prosesləri də potensial olaraq bu həddən artıqlığa səbəb ola bilər. Bütün bu müxtəlif növ izahatlar MicroBooNE və yeni Fermilab Qısa Baza Proqramı tərəfindən fəal şəkildə araşdırılır” dedi Gao.

Gələcəyə nəzər salsaq, neytrino mənbəyinə daha yaxın yerləşdirilmiş Qısa Baseline Near Detector (SBND) sistematik qeyri-müəyyənlikləri daha da məhdudlaşdırmaq və qalan fərziyyələri daha da dəqiqliklə sınaqdan keçirmək üçün əhəmiyyətli dərəcədə daha çox məlumat verəcəkdir.

Müəllifimiz Tejasri Qururaj tərəfindən sizin üçün yazılmış , Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Ətraflı məlumat: P. Abratenko və digərləri, MicroBooNE-də Çoxlu Kinematik Müşahidə Edilənlər arasında Görünən Pionlar Olmadan Yüklü-Cərəyan və Qarşılıqlı Əlaqələrin Anormal İstehsalını axtarın, Fiziki İcmal məktubları (2025). DOI: 10.1103/x259-z6mf

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları

© 2025 Science X Network