Di manakah neutrino mendapatkan jisimnya? Ini misteri, salah satu yang paling membingungkan dalam Model Standard fizik zarah. Tetapi pasukan ahli fizik fikir mereka tahu bagaimana untuk menyelesaikannya.
Inilah masalahnya: Neutrinos adalah pelik. Zarah-zarah yang terlalu lemah, kebanyakannya adalah tenaga yang rendah dan tidak masuk akal sehingga mereka melewati seluruh planet kita tanpa henti. Selama beberapa dekad, saintis berpendapat bahawa mereka tidak mempunyai jisim sama sekali. Dalam versi asal Model Standard, yang menggambarkan fizik zarah, neutrino adalah sangat tanpa berat. Sekitar dua dekad lalu, itu berubah. Pakar fizikal kini tahu bahawa neutrinos mempunyai jisim, walaupun dalam jumlah miniscule. Dan mereka tidak pasti lagi kenapa jisim itu.
Kita boleh menyelesaikan misteri itu walaupun, satu kertas baru yang diterbitkan Jan. 31 dalam jurnal Journal Review Letters argues. Memandangkan masa dan data yang mencukupi, neutrinos tenaga tertinggi yang kita sudah dapat mengesan akan membantu membuka kunci rahsia kepada massa mereka.
Mengesan resonans neutrino
Neutrinos datang dengan jumlah tenaga yang berlainan: Dua zarah yang tidak sama akan berperilaku sangat berbeza bergantung kepada berapa banyak tenaga yang mereka bawa.
Kebanyakan neutrino yang kita dapat mengesan datang dari matahari kita dan beberapa sumber tenaga super terang di Bumi (seperti reaktor nuklear), dan tenaga yang agak rendah. Dan neutrinos tenaga rendah slip melalui potongan bahan dengan mudah, tanpa terhantuk apa-apa. Tetapi planet kita juga dibombardir oleh neutrinos tenaga yang lebih tinggi. Dan ini lebih cenderung kepada zarah lain, seperti treler traktor menjerit di lebuh raya di lorong yang lewat.
Kembali pada tahun 2012, pengesan zarah datang dalam talian di Antartika yang direka untuk mengesan neutrinos tenaga tinggi ini. Tetapi pengesan, bernama IceCube, tidak dapat merasakannya secara langsung. Sebaliknya, ia mencari perlanggaran neutrino bertenaga tinggi dengan molekul air di dalam perlanggaran ais sekitar yang menghasilkan pecahan zarah-zarah lain yang IceCube dapat mengesan. Biasanya pecah itu berantakan, menghasilkan pelbagai zarah. Tetapi kadang-kadang mereka luar biasa bersih - hasil daripada proses yang dipanggil resonans, kata penyelidik bersama penyelidik Bhupal Dev, seorang ahli fizik di Universiti Washington di St. Louis.
Apabila neutrino menghantam zarah lain, khususnya elektron, ia kadang-kadang akan melalui satu proses yang dikenali sebagai Glashow resonance, Dev memberitahu Live Science Bahawa resonans mashes kedua-dua zarah bersama-sama dan mengubahnya menjadi sesuatu yang baru: boson W. Pertama yang dicadangkan pada tahun 1959, Glashow resonans memerlukan tenaga yang sangat tinggi, dan satu contoh mungkin muncul di IceCube pada 2018, menurut ceramah 2018 pada persidangan neutrino.
Tetapi menurut Dev dan pengarangnya, mungkin ada jenis resonans lain di luar sana. Salah satu teori yang lebih popular tentang bagaimana neutrino mendapat massa mereka dikenali sebagai "model Zee." Dan di bawah model Zee, akan ada satu lagi jenis resonance seperti Glashow, menghasilkan satu lagi zarah baru, yang dikenali sebagai "Zee burst," kata para penyelidik dalam kajian baru itu. Dan resonans itu akan berada dalam kemampuan IceCube untuk mengesan.
Sekiranya pecah Zee dikesan, ia akan membawa kepada pembaharuan radikal Model Standard, dengan sepenuhnya mengubah bagaimana ahli fizik melihat neutrino, kata Dev.
Model Zee akan beralih dari teori kepada sains yang kukuh, dan model neutrino yang sedia ada akan dibuang.
Tetapi IceCube hanya sensitif kepada julat tenaga neutrino tertentu, dan keadaan yang akan menghasilkan pecahan Zee berada di tepi luar julat itu. Masa yang diberikan, satu kejadian itu mungkin akan dikesan oleh IceCube pada satu ketika dalam 30 tahun akan datang.
Tetapi nasib baik, kemas kini IceCube akan datang, kata para penyelidik. Sebaik sahaja pengesan ditingkatkan kepada IceCube-Gen 2 yang lebih besar dan lebih sensitif (ia tidak jelas sama sekali apabila ini akan berlaku), peranti yang lebih sensitif akan dapat mengambil pecah Zee hanya dalam masa tiga tahun - jika pecah Zee benar-benar di luar sana.
Dan jika Zee pecah tidak berada di sana, dan model Zee adalah salah, misteri jisim neutrino hanya akan semakin mendalam.
