Наука и образование

Ожидается экспериментальная проверка результатов эксперимента НЕЙТРИНО-4

На проходящей в онлайн-режиме конференции по нейтринным телескопам (XIX International Workshop on Neutrino Telescopes), нобелевский лауреат Карло Рубиа от лица эксперимента IKARUS сделал заявление о том, что проверка результатов, полученных экспериментом НЕЙТРИНО-4, является основной целью коллаборации. Первые результаты можно ожидать в течение года. Также, в будущем, жесткие ограничения на параметры стерильного нейтрино может дать эксперимент KATRIN.

Мы регулярно рассказываем о поисках и об обнаружении указания на существование стерильного нейтрино. Их осуществляет эксперимент НЕЙТРИНО-4, который проводят сотрудники НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ на реакторе СМ-3 в Димитровграде (руководитель эксперимента – член-корреспондент РАН Анатолий Павлович Серебров). Результаты измерений выглядят многообещающе – обнаружено указание на нейтринные осцилляции на расстояниях порядка нескольких метров для энергий нейтрино порядка МэВ. Такой сигнал не укладывается в современную теорию и является намеком на существование стерильного нейтрино. Подтверждение существования стерильного нейтрино окажет сильнейшее влияние на всю теорию этих легчайших элементарных частиц.

Сейчас на передний план выходит экспериментальная проверка результатов группы А.П. Сереброва. Она ведется по нескольким фронтам. Во-первых, проводятся похожие реакторные эксперименты (DANSS и Stereo), но по чувствительности они пока проигрывают НЕЙТРИНО-4. Во-вторых, многообещающим выглядит измерение бета-спектра от распадов трития. Этим занимается эксперимент KATRIN (Карлсруэ, Германия). По результатам обработки первых 4 недель измерений с применением в модели трёх обычных и одного стерильного нейтрино, зона исключения для параметров стерильного нейтрино вплотную приблизилась к результату, полученному российскими физиками. Предполагается, что на полной статистике этот эксперимент сможет дать окончательный ответ (см. рисунок 1). Более подробно о результатах KATRIN можно узнать из препринта статьи. Также следует отметить, что этот эксперимент является развитием идей В.М. Лобашева, который долго и плодотворно работал в стенах нашего Института.

Другим измерением, способным подтвердить или опровергнуть данные НЕЙТРИНО-4, будет серия экспериментов на пучках и детекторах нейтрино, которые запланированы в Национальной лаборатории им. Э. Ферми (США). Центральная роль в этой серии экспериментов отведена международной установке IKARUS. Один из представителей этого эксперимента, нобелевский лауреат, профессор Карло Рубиа, на 19-м Международном совещании по нейтринным телескопам (XIX International Workshop on NeutrinoTelescopes) рассказал о том, что проверка измерений группы А.П. Сереброва – первая цель их экспериментальной программы. Она может быть достигнута уже в 2021 году по результатам первых месяцев работы детектора.

По своей идеологии запланированные измерения очень похожи на измерения на пучках мюонных нейтрино (см. 1, 2) – измеряется вероятность исчезновения мюонных нейтрино и вероятность появления электронных. Главное отличие от предыдущих экспериментов заключается в короткой пролетной базе, на которой и должны проявляться последствия существования стерильного нейтрино. Сигнал после трех месяцев и трех лет наблюдений, рассчитанные в предположении, что масса и угол смешивания для стерильного нейтрино соответствуют центральным значениям, полученным НЕЙТРИНО-4, приведены на рисунке 3.

Подробнее с докладом К. Рубиа можно познакомиться, посмотрев видеозаписи совещания и слайды его доклада.