a tudósok gyakran hivatkoznak a neutrínó, mint a “szellem részecske.”A neutrínók az univerzum keletkezésének egyik leggyakoribb részecskéi voltak, és ma is azok. A nap fúziós reakciói hatalmas seregeket hoznak létre, amelyek nap mint nap özönlenek a földre. Másodpercenként milliárdok haladnak át a testünkön, majd úgy repülnek át a földön, mintha ott sem lenne.

“míg az első feltételezés majdnem egy évszázaddal ezelőtt történt, és az első észlelés 65 évvel ezelőtt történt, a neutrínók továbbra is rejtélyesek, mert vonakodnak kölcsönhatásba lépni az anyaggal” – mondta Alessandro Lovato, az amerikai energiaügyi minisztérium Argonne Nemzeti Laboratóriumának nukleáris fizikusa.

Lovato négy Nemzeti Laboratórium Kutatócsoportjának tagja, akik modellt készítettek a neutrínók sok rejtélyének egyikére—arra, hogy miként lépnek kölcsönhatásba az atommagokkal, a protonokból és neutronokból (“nukleonokból”) álló bonyolult rendszerekkel, amelyeket az erős erő köt össze. Ez a tudás elengedhetetlen egy még nagyobb rejtély feltárásához-miért az űrben vagy az anyag neutrínóin való utazásuk során varázslatosan átalakulnak a három lehetséges Típus vagy “íz” egyikéből a másikba.”

ezeknek az oszcillációknak a tanulmányozására két kísérletsorozatot végeztek a Doe Fermi Nemzeti gyorsító laboratóriumában (MiniBooNE és NOvA). Ezekben a kísérletekben a tudósok intenzív neutrínóáramot generálnak egy részecskegyorsítóban, majd hosszú ideig (MiniBooNE) vagy ötszáz mérföldre a forrástól (NOvA) részecskedetektorokba küldik őket.

ismerve a neutrino ízek eredeti eloszlását, a kísérletezők ezután adatokat gyűjtenek a neutrínók kölcsönhatásairól a detektorok atommagjaival. Ezen információk alapján kiszámíthatják a neutrínó ízek időbeli vagy távolságbeli változását. A MiniBooNE és a NOvA detektorok esetében a magok a szén-12 izotópból származnak, amelynek hat protonja és hat neutronja van.”csapatunk azért került a képbe, mert ezek a kísérletek nagyon pontos modellt igényelnek a neutrínók és a detektormagok kölcsönhatásáról nagy energiatartományban” – mondta Noemi Rocco, az Argonne fizikai részlegének és a Fermilab posztdoktora. Tekintettel a neutrínók eluzivitására, e reakciók átfogó leírásának elérése félelmetes kihívás.

a csapat Magfizikai modellje a neutrínó kölcsönhatásokról egyetlen nukleonnal és egy párral a legpontosabb eddig. “A miénk az első megközelítés ezen interakciók ilyen mikroszkopikus szintű modellezésére” – mondta Rocco. “A korábbi megközelítések nem voltak olyan finom szemcsék.”

a csapat egyik fontos megállapítása az Argonne Leadership Computing Facility (ALCF) most visszavonult Mira szuperszámítógépén végzett számítások alapján az volt, hogy a nukleonpár kölcsönhatása döntő fontosságú a Neutrino kölcsönhatások pontos modellezéséhez. Az ALCF egy DOE Office of Science felhasználói létesítmény.

“minél nagyobbak a detektor magjai, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy a neutrínók kölcsönhatásba lépnek velük” – mondta Lovato. “A jövőben azt tervezzük, hogy kiterjesztjük modellünket a nagyobb atommagok adataira, nevezetesen az oxigén és az argon adataira, a Japánban és az Egyesült Államokban tervezett kísérletek támogatására. “

Rocco hozzátette, hogy ” ezekhez a számításokhoz még erősebb ALCF számítógépekre, a meglévő Theta rendszerre és a közelgő exascale gépre, az Aurora-ra támaszkodunk.”

a tudósok remélik, hogy végül teljes kép alakul ki mind a neutrínók, mind az antineutrínóknak nevezett antineutrínók íz-oszcillációiról.”Ez a tudás rávilágíthat arra, hogy az univerzum miért az anyagból épül fel antianyag helyett—ez az univerzum egyik alapvető kérdése.

a cikk, melynek címe: “Ab Initio Study of (inclusive scattering in C12: contracting the Miniboone and T2K CCQE Data”, a Physical Review X-ben jelent meg.Rocco és Lovato mellett a szerzők közé tartozik J. Carlson (Los Alamos National Laboratory), S. Gandolfi (Los Alamos National Laboratory) és R. Schiavilla (Old Dominion University/Jefferson Lab).