Fyzici pracující s experimentem MicroBooNE nakonec existenci čtvrtého typu neutrin – hypotetického „sterilního“ neutrina – s 95% spolehlivostí vyloučili. Tento objev uzavírá důležitou kapitolu ve fyzice částic a odstraňuje jedno z hlavních vysvětlení anomálií pozorovaných v předchozích experimentech s neutriny.
Co je to neutrino a proč je důležité?
Neutrina jsou základní subatomární částice známé pro svou nepolapitelnost. Na rozdíl od většiny hmoty interagují tak slabě, že mohou projít celými planetami, aniž by se srazily s jediným atomem. Standardní model částicové fyziky, zdaleka nejlepší popis stavebních kamenů vesmíru, předpovídá pouze tři typy: elektronová, mionová a tau neutrina. Je známo, že tyto částice oscilují – mění se z jednoho typu na druhý – ale některé předchozí experimenty ukázaly chování, které tomuto modelu zcela neodpovídalo.
Sterilní neutrinová hypotéza
Aby fyzici vysvětlili tyto nesrovnalosti, navrhli existenci čtvrtého „sterilního“ neutrina. Na rozdíl od jiných by neinteragoval s hmotou vůbec jinak než prostřednictvím gravitace, takže je neuvěřitelně obtížné ji detekovat. Tato myšlenka získala podporu, protože by mohla potenciálně vyřešit nevysvětlitelné výkyvy pozorované v dřívějších experimentech.
Desetileté hledání MicroBooNE
Spolupráce MicroBooNE strávila deset let shromažďováním a analýzou dat ze dvou různých neutrinových paprsků. Pečlivě měřili, jak neutrina oscilují, a hledali jakékoli známky nepolapitelné sterilní částice. Výsledek? Žádné důkazy. Výsledky týmu publikované v časopise Nature účinně vylučují toto oblíbené vysvětlení anomálního chování neutrin.
„Tento výsledek je bodem obratu,“ řekl Dr. Andrew Mastbaum z Rutgers University, vedoucí výzkumník projektu. “Můžeme vyloučit jednoho z hlavních podezřelých, ale to záhadu úplně nevyřeší.”
Co to znamená pro fyziku?
Vyloučení sterilního neutrina neznamená, že standardní model je dokonalý. Stále nedokáže vysvětlit jevy, jako je temná hmota, temná energie a gravitace. Výsledek MicroBooNE však zužuje hledání fyziky nad rámec standardního modelu. Po vyloučení jedné možnosti se vědci nyní mohou zaměřit na další potenciální vysvětlení.
Poskytuje také cenné informace pro budoucí experimenty, včetně nadcházejícího Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Metody vyvinuté MicroBooNE budou rozhodující při řešení zásadnějších otázek o složení a chování vesmíru.
Hledání fyziky nad rámec Standardního modelu v podstatě pokračuje, nyní s jednou méně slepou větví. Vesmír zůstává plný záhad, ale tento objev je významným krokem k jejich vyřešení.
MicroBooNE Collaboration. 2025. Hledání světelných sterilních neutrin pomocí dvou paprsků neutrin na MicroBooNE. Příroda 648, 64-69; doi: 10.1038/s41586-025-09757-7
