De CMS-samenwerking bij de Large Hadron Collider (LHC) heeft een nieuwe test uitgevoerd op een model dat is ontwikkeld om de kleine massa van neutrino's te verklaren, elektrisch neutrale deeltjes die van type veranderen terwijl ze door de ruimte reizen.

In het standaardmodel van de deeltjesfysica winnen de deeltjes die niet in kleinere bestanddelen kunnen worden afgebroken, zoals quarks en elektronen, hun massa door hun interacties met een fundamenteel veld dat verband houdt met het Higgs-deeltje. De neutrino's zijn hier echter de uitzondering, omdat dit Higgs-mechanisme hun massa niet kan verklaren. Natuurkundigen onderzoeken daarom alternatieve verklaringen voor de massa van neutrino's.

Een populaire theoretische verklaring is een mechanisme dat een bekend licht neutrino koppelt aan een hypothetisch zwaar neutrino. In dit model speelt het zwaardere neutrino de rol van een groter kind op een wip, waarbij het lichtere neutrino wordt opgetild om het een kleine massa te geven. Maar om dit wipmodel te laten werken, moeten de neutrino's Majorana-deeltjes zijn, dat wil zeggen hun eigen antimateriedeeltjes.

In zijn recente studie heeft het CMS-team het wipmodel getest door te zoeken naar Majorana-neutrino's die zijn geproduceerd via een specifiek proces, vector-bosonfusie genaamd, in gegevens van hoogenergetische botsingen bij de LHC verzameld door de CMS-detector tussen 2016 en 2018. Als ze plaatsvonden, zouden deze botsingen resulteren in twee muonen (zwaardere versies van het elektron) met dezelfde elektrische lading, twee "stralen" van deeltjes met een grote totale massa en ver uit elkaar, en geen neutrino.

Na het identificeren en aftrekken van een achtergrond van botsingsgebeurtenissen die er bijna hetzelfde uitzien als de gewilde gebeurtenissen, vonden de CMS-onderzoekers geen tekenen van Majorana-neutrino's in de gegevens. Ze waren echter in staat om nieuwe grenzen te stellen aan een parameter van het wipmodel dat de kwantumvermenging beschrijft tussen een bekend licht neutrino en een hypothetisch zwaar neutrino.

De resultaten omvatten grenzen die hoger zijn dan die verkregen in eerdere LHC-zoekopdrachten naar een zwaar Majorana-neutrino met een massa groter dan 650 miljard elektronvolt (GeV), en de eerste directe limieten voor een zwaar Majorana-neutrino met een massa groter dan 2 biljoen elektronvolt (TeV ) en tot 25 TeV.

Nu de LHC deze zomer weer in botsingsmodus zal zijn, na een succesvolle herstart op 22 april, kan het CMS-team zich verheugen op het verzamelen van meer gegevens en het opnieuw uitproberen van de wip. + Verder verkennen

Zoek naar steriele neutrino's:het draait allemaal om een ​​bocht in de curve