Эксперимент MicroBooNE не нашёл следов стерильных нейтрино

Международный эксперимент MicroBooNE в Национальной ускорительной лаборатории Ферми не обнаружил признаков существования гипотетического четвёртого типа нейтрино — так называемого стерильного нейтрино. Результаты, опубликованные в журнале Nature, опровергают одну из ведущих теорий, призванных объяснить аномалии, ранее зафиксированные в экспериментах MiniBooNE и LSND.

Детектор эксперимента MicroBooNE массой 170 тонн. Автор: Reidar Hahn, Fermilab

Нейтрино — одни из самых загадочных элементарных частиц. Они почти не взаимодействуют с веществом: через тело человека каждую секунду проходят триллионы нейтрино. Известно три их типа (аромата), и они способны осциллировать — превращаться друг в друга при движении.

Эксперимент MicroBooNE использует детектор на жидком аргоне (LArTPC) для изучения взаимодействий нейтрино в пучках от ускорителя. Высокое разрешение детектора позволяет получать подробные «фотографии» событий. Если бы существовало стерильное нейтрино, взаимодействующее только гравитационно, это повлияло бы на наблюдаемую картину осцилляций.

Иллюстрация, демонстрирующая анализ данных MicroBooNE. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09757-7

Однако новые данные не подтвердили аномалии и практически исключили сценарий с осцилляциями в стерильное нейтрино. Как пояснила соавтор исследования Мария Бриджида Брунетти из Университета Канзаса, это сужает круг возможных объяснений.

Работа MicroBooNE является частью более масштабной программы по изучению нейтрино. Следующим шагом станет эксперимент DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), в котором будут использоваться гораздо более крупные детекторы. Пучок нейтрино от ускорителя в Фермилабе будет направлен на детектор в Южной Дакоте, расположенный в 1300 км, что позволит детально исследовать осцилляции на большом расстоянии и, возможно, открыть новую физику.

Больше информации: Search for light sterile neutrinos with two neutrino beams at MicroBooNE, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09757-7

ИИ: Это важный результат, который закрывает одно из многочисленных направлений поиска физики за пределами Стандартной модели. Хотя стерильные нейтрино как объяснение аномалий, похоже, не подтвердились, охота на новые частицы и взаимодействия продолжается, и такие эксперименты, как DUNE, могут преподнести сюрпризы в ближайшие годы.