Nuevos resultados científicos confirman una anomalía observada en experimentos anteriores, que puede apuntar a una nueva partícula elemental aún no confirmada, el neutrino estéril, o indicar la necesidad de una nueva interpretación de un aspecto de la física del modelo estándar, como la cruz de neutrino. sección, medida por primera vez hace 60 años. El Laboratorio Nacional de Los Alamos es la principal institución estadounidense que colabora en el experimento Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST), cuyos resultados se publicaron recientemente en las revistas Physical Review Letters y Physical Review C.
« Los resultados son muy emocionantes », dijo Steve Elliott, analista principal de uno de los equipos que evalúan los datos y miembro de la división de Física de Los Alamos. « Esto definitivamente reafirma la anomalía que hemos visto en experimentos anteriores. Pero lo que esto significa no es obvio. Ahora hay resultados contradictorios sobre los neutrinos estériles. Si los resultados indican que se malinterpreta la física nuclear o atómica fundamental, eso también sería muy interesante ».. » Otros miembros del equipo de Los Álamos incluyen a Ralph Massarczyk e Inwook Kim.
Más de una milla bajo tierra en el Observatorio de Neutrinos Baksan en las montañas del Cáucaso de Rusia, BEST utilizó 26 discos irradiados de cromo 51, un radioisótopo sintético de cromo y la fuente de neutrinos electrónicos de 3,4 megacurios, para irradiar un tanque interior y exterior de galio, un, metal plateado también utilizado en experimentos anteriores, aunque anteriormente en una configuración de un solo tanque. La reacción entre los neutrinos electrónicos del cromo 51 y el galio produce el isótopo germanio 71.
La tasa medida de producción de germanio 71 fue un 20-24 % más baja de lo esperado según el modelo teórico. Esa discrepancia está en línea con la anomalía observada en experimentos anteriores.
BEST se basa en un experimento de neutrinos solares, el Experimento de galio soviético-estadounidense (SAGE), en el que el Laboratorio Nacional de Los Álamos fue un importante contribuyente, a partir de fines de la década de 1980. Ese experimento también utilizó galio y fuentes de neutrinos de alta intensidad. Los resultados de ese experimento y otros indicaron un déficit de neutrinos electrónicos, una discrepancia entre los resultados previstos y los reales que se conoció como la « anomalía del galio ». Una interpretación del déficit podría ser evidencia de oscilaciones entre los estados de neutrino electrónico y neutrino estéril.
La misma anomalía se repitió en el experimento BEST. Las posibles explicaciones incluyen nuevamente la oscilación en un neutrino estéril. La partícula hipotética puede constituir una parte importante de la materia oscura, una forma prospectiva de materia que se cree que constituye la gran mayoría del universo físico. Sin embargo, esa interpretación puede necesitar más pruebas, porque la medida de cada tanque fue aproximadamente la misma, aunque más baja de lo esperado.
Otras explicaciones para la anomalía incluyen la posibilidad de un malentendido en las entradas teóricas del experimento, que la física en sí misma requiere una reelaboración. Elliott señala que la sección transversal del neutrino electrónico nunca se ha medido a estas energías. Por ejemplo, una entrada teórica para medir la sección transversal, que es difícil de confirmar, es la densidad de electrones en el núcleo atómico.
La metodología del experimento se revisó minuciosamente para garantizar que no se cometieran errores en aspectos de la investigación, como la ubicación de la fuente de radiación o las operaciones del sistema de conteo. Las iteraciones futuras del experimento, si se llevan a cabo, pueden incluir una fuente de radiación diferente con mayor energía, vida media más larga y sensibilidad a longitudes de onda de oscilación más cortas.