Электронное рассеяние помогло найти изъяны в нейтринных моделях
Физики из нескольких коллабораций проверили работоспособность современных моделей нейтрино-ядерного взаимодействия с помощью экспериментов по рассеянию электронов на ядре. Такая проверка возможна благодаря тому, что у нейтрино и электрона много общих свойств. Ученые выяснили, что правильная реконструкция эксперимента с помощью модифицированных моделей происходит менее чем в половине случаев. Исследование опубликовано в Nature.
Осцилляции нейтрино — это феномен, который наиболее отчетливо и достоверно выходит за рамки Стандартной модели. В его основе лежит тот факт, что участие этих частиц в слабых взаимодействиях описывается с помощью одних квантовых наблюдаемых, а свободное распространение — с помощью других. В первом случае речь идет об аромате (или флейворе) — квантовом числе, характеризующем поколение лептонов, а во втором об их массе (при этом Стандартная модель подразумевает нулевую массу у всех типов нейтрино). Это означает, что свободные нейтрино можно описать с помощью суперпозиции состояний с различными ароматами, баланс между которыми осциллирует с пройденным ими расстояниями. Период этих осцилляций прямо пропорционален энергии нейтрино и обратно пропорционален разнице квадратов масс. Подробнее об этом замечательном эффекте вы можете прочитать в материале «Н значит нейтрино».
Процесс экспериментального обнаружения нейтрино всегда косвенный. Поскольку нейтрино участвуют только в слабых взаимодействиях, физики ловят их по продуктам соответствующих ядерных превращений в детекторах, причем счет идет на десятки, реже на сотни событий. Вместе с тем нейтрино, рождаемые во всех известных источниках, всегда имеют некоторое энергетическое распределение, которое приводит к распределению энергии у продуктов слабых реакций. Реконструкция первого на основе второго требует хороших реакционных моделей, точность которых пока оставляет желать лучшего.