Dasjenige große Neutrino-Mysterium könnte hinauf fehlende Teilchen hinweisen

1993, tief Unterirdisch im Niete Alamos Nationalistisch Laboratory in New Mexico lösten ein paar Lichtblitze in einem busgroßen Öltank eine Detektivgeschichte aus, die noch nicht abgesperrt ist.

Welcher Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) suchte nachher Strahlungsstößen, die von Neutrinos, den leichtesten und schwergewichtig fassbaren aller bekannten Massenpunkt, erzeugt wurden. “Dasjenige nach sich ziehen wir zu unserem Verblüffung gesehen”, sagte Bill Louis, einer welcher Sprossenstiege des Experiments.

Dasjenige Problem war, dass sie zu viele sahen. Theoretiker hatten postuliert, dass Neutrinos beim Vorbeifliegen zwischen Typen schaukeln könnten – eine Konzept, die verschiedene astronomische Beobachtungen erklärte. LSND hatte sich vorgenommen, welche Idee zu testen, während es kombinieren Strahl von Myon-Neutrinos, einem welcher drei bekannten Typen, hinauf den Öltank richtete und die Zahl welcher dort eintreffenden Elektronenwelle-Neutrinos zählte. Doch Louis und sein Team entdeckten weit mehr Elektronenwelle-Neutrinos, die im Tank ankamen, wie die einfache Theorie welcher Neutrino-Oszillationen vorhersagte.

Seitdem wurden Dutzende weitere Neutrino-Experimente gebaut, jedes großartiger wie dasjenige letzte. In Retten, stillgelegten Bergbauhöhlen und dem Eiscreme unter dem Südpol nach sich ziehen Physiker Kathedralen aus diesen notorisch rutschigen Teilchen errichtet. Nur da welche Experimente Neutrinos aus jedem Winkel untersuchten, lieferten sie immer wieder widersprüchliche Bilder darüber, wie sich die Teilchen verhalten. „Die Handlung wird immer dichter“, sagte Louis.

„Es ist eine sehr verwirrende Historie. meine Wenigkeit nenne es den Grünanlage welcher sich verzweigenden Pfade“, sagt Carlos Argüelles-Delgado, Neutrinophysiker an welcher Harvard University. In Jorge Luis Borges’ gleichnamiger Kurzgeschichte aus dem Jahr 1941 verzweigt sich die Zeit in unendlich viele mögliche Zukünfte. Im Kontext Neutrinos nach sich ziehen widersprüchliche Ergebnisse Theoretiker hinauf eine Vielzahl von Wegen geschickt, die sich nicht sicher sind, welchen Datenmaterial sie vertrauen sollen und welche sie unter Umständen in die Irre münden. “Wie im Rahmen jeder Detektivgeschichte sieht man manchmal Hinweise und sie werfen kombinieren in die falsche Richtung”, sagte Argüelles-Delgado.

Die einfachste Erläuterung welcher LSND-Anomalie war die Existenz einer neuen, vierten Neutrinoart, die wie steriles Neutrino bezeichnet wird und leer Neutrinotypen nachher neuen Steuern durchmischt. Sterile Neutrinos würden es Myon-Neutrinos zuteilen, via die kurze Ferne zum Öltank leichter in Elektronenwelle-Neutrinos zu schwingen.

Nur im Laufe welcher Zeit passte dasjenige sterile Neutrino nicht zu den Ergebnissen anderer Experimente. “Wir hatten unsrige Championtheorie, nunmehr dasjenige Problem war, dass sie anderweitig kläglich scheitert”, sagte Argüelles-Delgado. „Wir waren sehr tief im Wald und mussten raus.“

Gezwungen, ihre Schritte zurückzuverfolgen, sinnieren Physiker, welches sich hinterm Wirrwarr von Hinweisen und halben Ergebnissen verbirgt. In den letzten Jahren nach sich ziehen sie neue Theorien entwickelt, die komplizierter sind wie dasjenige sterile Neutrino, die nunmehr, wenn sie richtig sind, die Physik grundlegend revolutionieren würden – während sie synchron Anomalien in Neutrino-Oszillationsdaten und andere große Mysterien welcher Physik auflösen. Nicht zuletzt postulieren die neuen Modelle schwere zusätzliche Neutrinos, die zum Besten von Dunkle Materie zuständig sein könnten, dasjenige unsichtbare Zeug, dasjenige Galaxien umschlossen und dasjenige viermal häufiger vorkommt wie normale Materie.

Nun deuten vier Analysen, die gestriger Tag vom MicroBooNE-Studie am Fermi Nationalistisch Accelerator Laboratory in welcher Nähe von Chicago veröffentlicht wurden, und eine weitere aktuelle Studie des IceCube-Detektors am Südpol darauf hin, dass welche komplexeren Neutrinotheorien hinauf dem richtigen Weg sein könnten – obwohl die Zukunft noch in weiter Ferne liegt von lichtvoll.

„meine Wenigkeit habe dasjenige Gefühl, dass irgendwas in welcher Luft liegt“, sagte Argüelles-Delgado. „Es ist eine sehr angespannte Umgebung, die hinauf Entdeckungen hinweist.“

Ein verzweifeltes Heilmittel

Qua Wolfgang Pauli 1930 die Existenz des Neutrinos postulierte, um zu exemplifizieren, wohin die Leistungsfähigkeit während des radioaktiven Zerfalls verschwand, nannte er es ein „verzweifeltes Heilmittel“. Sein theoretisches Konstrukt hatte weder Neutralleiter noch elektrische Ladung, sodass er bezweifelte, dass ein Studie es jemals erspähen könnte. „Dasjenige sollte kein Theoretiker jemals tun“, schrieb er weiland in sein Tagebuch. Nur 1956, in einem Studie, dasjenige dem LSND nicht unähnlich war, war dasjenige Neutrino da.

Welcher Triumph geriet kommend in Verwirrung, wie Physiker Neutrinos entdeckten, die von welcher Sonne, einer natürlichen Quelle welcher Teilchen, stammten, und weniger wie die Hälfte welcher Zahl fanden, die von theoretischen Modellen welcher Kernreaktionen von Sternen vorhergesagt wurde. In den 1990er Jahren war lichtvoll, dass sich Neutrinos seltsam verhalten. Nicht nur die solaren Neutrinos schienen hinauf mysteriöse Weise zu verschwinden, sondern sogar die Neutrinos, die hinauf die Schutzleitung plumpsen, wenn kosmische Strahlung mit welcher oberen Lufthülle kollidiert.