Les résultats de l’expérience confirment l’anomalie, pourraient indiquer une nouvelle particule élémentaire

De nouveaux résultats scientifiques confirment une anomalie constatée lors d’expériences précédentes, qui pourraient pointer vers une nouvelle particule élémentaire encore non confirmée, le neutrino stérile, ou indiquer la nécessité d’une nouvelle interprétation d’un aspect de la physique des modèles standard, comme le croisement des neutrinos section, mesurée pour la première fois il y a 60 ans. Le laboratoire national de Los Alamos est la principale institution américaine collaborant à l’expérience Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST), dont les résultats ont été récemment publiés dans les revues Lettres d’examen physique et Examen physique C.

« Les résultats sont très excitants », a déclaré Steve Elliott, analyste principal de l’une des équipes évaluant les données et membre de la division Los Alamos Physics. « Cela réaffirme définitivement l’anomalie que nous avons vue dans les expériences précédentes. Mais ce que cela signifie n’est pas évident. Il y a maintenant des résultats contradictoires sur les neutrinos stériles. Si les résultats indiquent que la physique nucléaire ou atomique fondamentale est mal comprise, ce serait très intéressant aussi. . » Les autres membres de l’équipe de Los Alamos incluent Ralph Massarczyk et Inwook Kim.

Plus d’un mile sous terre dans l’observatoire de neutrinos de Baksan dans les montagnes du Caucase en Russie, BEST a utilisé 26 disques irradiés de chrome 51, un radio-isotope synthétique du chrome et la source de 3,4 mégacuries de neutrinos électroniques, pour irradier un réservoir intérieur et extérieur de gallium, un , métal argenté également utilisé dans les expériences précédentes, mais auparavant dans une configuration à un seul réservoir. La réaction entre les neutrinos électroniques du chrome 51 et le gallium produit l’isotope germanium 71.

Le taux mesuré de production de germanium 71 était de 20 à 24% inférieur à celui prévu sur la base d’une modélisation théorique. Cet écart est conforme à l’anomalie observée dans les expériences précédentes.

BEST s’appuie sur une expérience sur les neutrinos solaires, l’expérience soviéto-américaine sur le gallium (SAGE), dans laquelle le laboratoire national de Los Alamos a été un contributeur majeur, à partir de la fin des années 1980. Cette expérience a également utilisé du gallium et des sources de neutrinos de haute intensité. Les résultats de cette expérience et d’autres ont indiqué un déficit de neutrinos électroniques – un écart entre les résultats prédits et les résultats réels qui est devenu connu sous le nom d ‘«anomalie du gallium». Une interprétation du déficit pourrait être la preuve d’oscillations entre les états des neutrinos électroniques et des neutrinos stériles.

La même anomalie s’est reproduite dans l’expérience BEST. Les explications possibles incluent à nouveau l’oscillation dans un neutrino stérile. La particule hypothétique peut constituer une partie importante de la matière noire, une forme prospective de matière censée constituer la grande majorité de l’univers physique. Cette interprétation peut cependant nécessiter des tests supplémentaires, car la mesure pour chaque réservoir était à peu près la même, bien qu’inférieure aux attentes.

D’autres explications de l’anomalie incluent la possibilité d’un malentendu dans les entrées théoriques de l’expérience – que la physique elle-même nécessite un remaniement. Elliott souligne que la section efficace du neutrino électronique n’a jamais été mesurée à ces énergies. Par exemple, une entrée théorique pour mesurer la section efficace, qui est difficile à confirmer, est la densité électronique au noyau atomique.

La méthodologie de l’expérience a été soigneusement revue pour s’assurer qu’aucune erreur n’a été commise dans les aspects de la recherche, tels que le placement de la source de rayonnement ou les opérations du système de comptage. Les futures itérations de l’expérience, si elles sont réalisées, peuvent inclure une source de rayonnement différente avec une énergie plus élevée, une demi-vie plus longue et une sensibilité à des longueurs d’onde d’oscillation plus courtes.