vědci často označují neutrino jako „částici duchů“.“Neutrina byla jednou z nejhojnějších částic na počátku vesmíru a zůstávají tak i dnes. Fúzní reakce na slunci produkují obrovské armády, které každý den vylévají na Zemi. Biliony procházejí našimi těly každou sekundu, pak létají zemí, jako by tam nebyly.

„Zatímco první položil téměř před sto lety a poprvé zjištěn před 65 lety, neutrina zůstává zahalen tajemstvím, protože jejich neochota komunikovat s hmotou,“ řekl Alessandro Lovato, jaderný fyzik v US Department of Energy (DOE) Argonne National Laboratory.

Lovato je členem výzkumného týmu ze čtyř národních laboratoří, která má postavený model vyřešit jeden z mnoha záhad, o neutrina—jak reagují s atomovými jádry, komplikované systémy z protonů a neutronů („nukleony“) svázány silnou silou. Toto poznání je nezbytné, aby odhalili ještě větší záhadou—proč během své cesty vesmírem, nebo hmota neutrina jako mávnutím kouzelného proutku promění z jednoho do druhého ze tří možných typů nebo „chutí.“

pro studium těchto oscilací byly provedeny dvě sady experimentů v Doe ‚ s Fermi National Accelerator Laboratory(MiniBooNE a NOvA). V těchto experimentech, vědci vytvářet intenzivní proud neutrin v urychlovači částic, a pak je poslat do částicové detektory po dlouhou dobu (MiniBooNE) nebo pět set kilometrů od zdroje (NOvA).

s Vědomím, že původní rozdělení neutrino chutí, experimentátorů pak shromáždit údaje týkající se interakce neutrin s atomovými jádry v detektory. Z těchto informací mohou vypočítat jakékoli změny v neutrinových příchutích v čase nebo vzdálenosti. V případě detektorů MiniBooNE a NOvA jsou jádra z izotopu uhlík-12, který má šest protonů a šest neutronů.

„Náš tým vstoupil do obrazu, protože tyto experimenty vyžadují velmi přesné model interakce neutrin s detektorem jádra přes velké energetické spektrum,“ řekla Noemi Rocco, postdoka v Argonne je Fyzika divize a Fermilab. Vzhledem k nepolapitelnosti neutrin je dosažení komplexního popisu těchto reakcí impozantní výzvou.

týmový model jaderné fyziky interakcí neutrin s jedním nukleonem a párem z nich je zatím nejpřesnější. „Náš je první přístup k modelování těchto interakcí na takové mikroskopické úrovni,“ řekl Rocco. „Dřívější přístupy nebyly tak jemně zrnité.“

Jeden z týmu je důležité zjištění, na základě výpočtů provedených na nyní-v důchodu Mira superpočítač v Argonne Vedení Computing Facility (ALCF), bylo to, že nucleon dvojice interakce je rozhodující pro model interakce neutrin s jádry přesně. ALCF je DOE Office of Science User Facility.

„čím větší jsou jádra v detektoru, tím větší je pravděpodobnost, že neutrina s nimi budou interagovat,“ řekl Lovato. „V budoucnu plánujeme rozšířit náš model pro data od většího jádra, a to, ty, kyslíku a argonu, na podporu experimenty plánované v Japonsku a USA.“

Rocco dodal, že „Pro tyto výpočty budeme spoléhat na ještě silnější ALCF počítače, stávající Theta systému a nadcházející exascale machine, Aurora.“

vědci doufají, že se nakonec objeví úplný obraz oscilací chuti jak pro neutrina, tak pro jejich antičástice, nazývané “ antineutrinos.“Tyto znalosti mohou osvětlit, proč je vesmír postaven z hmoty místo antihmoty-jedna ze základních otázek o vesmíru.

kniha s názvem „Ab Initio Studium (νℓ,ℓ−) a (νℓ,ℓ+) Podporující Rozptyl v C12: Konfrontace MiniBooNE a T2K CCQE Dat,“ je publikován ve Physical Review X. Kromě Rocco a Lovato, autory patří J. Carlson (Los Alamos National Laboratory), S. Gandolfi (Los Alamos National Laboratory), a. R. Schiavilla (Old Dominion University/Jefferson Lab).