Een groep natuurkundigen, drie van het Department of Physics and Laboratory for Particle Physics and Cosmology van de Universiteit van Harvard, en de vierde van de Universiteit van Liverpool, heeft bewijs gevonden dat suggereert dat aanvullende metingen van neutrino's die in de atmosfeer van de aarde worden gegenereerd, kunnen worden gebruikt om te onthullen hoe de drie soorten neutrinomassa's worden geordend.

In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review X , C. A. Argüelles, I. Martínez-Soler, M. Jin en P Fernández, beschrijven hoe zij een analyse hebben uitgevoerd van de verwachte gevoeligheden van huidige en nabije toekomstige water/ijs-Tsjerenkov atmosferische neutrino-experimenten, aangezien deze verband kunnen houden met de drie soorten neutrino-oscillaties.

Josh Spitz, een natuurkundige aan de Universiteit van Michigan, heeft een News &Views-stuk gepubliceerd in Nature waarin het werk wordt beschreven dat het team aan deze nieuwe inspanning heeft verricht.

Neutrino's zijn subatomaire deeltjes en er zijn drie bekende varianten; elektron-neutrino, muon-neutrino en tau-neutrino - het type wordt verondersteld vast te staan ​​​​wanneer het wordt gemaakt. Neutrino's kunnen op verschillende manieren worden gecreëerd, bijvoorbeeld tijdens een supernova of een andere grote astrale gebeurtenis. Interessant genoeg kunnen ze ook van het ene type naar het andere veranderen, bijvoorbeeld wanneer ze door een planeet reizen. Een dergelijke verandering staat bekend als kwantummenging.

Wetenschappers hebben neutrino's bestudeerd in de hoop dat dit zal helpen enkele van de grote mysteries te ontrafelen die in de natuurkunde nog bestaan, zoals de aard van de zwaartekracht en donkere materie. Zoals het team van deze nieuwe poging opmerkt, zou het ontwikkelen van manieren om neutrino's nauwkeuriger te meten leiden tot een beter begrip van hoe menging werkt. Eén doel is het bepalen van de massa's van de drie soorten neutrino's.

Natuurkundigen bestuderen neutrino's op verschillende manieren, bijvoorbeeld door ze te genereren met behulp van deeltjesversnellers, door ze in de natuur te observeren en door de manieren te bestuderen waarmee ze in de atmosfeer van de aarde worden gegenereerd wanneer kosmische straling botst met atmosferische atomen. Het is op deze derde methode waarop het onderzoeksteam hun inspanningen heeft geconcentreerd.

De huidige pogingen om dergelijke neutrino's te bestuderen omvatten doorgaans het bouwen van water- of ijskamers met fotodetectoren die gevoelig genoeg zijn om neutrino's op te vangen wanneer ze botsen met atomen in de tank. Door het lichtpatroon te bestuderen dat tijdens dergelijke botsingen wordt uitgezonden, kunnen onderzoekers bepalen om welk type neutrino het gaat, wat het energieniveau is en hoe ver het heeft gereisd voordat de botsing plaatsvond.

Door een groot aantal van dergelijke botsingen te analyseren en de gegevens die ze tot nu toe hebben onthuld, ontdekte het onderzoeksteam dat de informatie een snelheid vergaart die het mogelijk zou moeten maken om de massa's van de drie soorten neutrino's tegen het jaar 2030 te bepalen.

Meer informatie: C. A. Argüelles et al, Oscillaties meten met een miljoen atmosferische neutrino's, Fysieke recensie X (2023). DOI:10.1103/PhysRevX.13.041055

Josh Spitz, Neutrino-geheimen kunnen worden onthuld door de atmosfeer van de aarde, de natuur (2023). www.nature.com/articles/d41586-023-04085-0

Journaalinformatie: Natuur , Fysieke beoordeling X

© 2023 Science X Netwerk