ニュートリノ-核相互作用対エネルギーの断面積。 単一核子ではなく核子対の場合について，実験とモデル計算との間の改善された一致を明確に示した。 Insetは、ニュートリノが核と相互作用し、レプトンを放出することを示しています。 クレジット: アルゴンヌ国立研究所

科学者はしばしばニュートリノを”ゴースト粒子”と呼んでいます。”ニュートリノは宇宙の起源で最も豊富な粒子の一つであり、今日も残っています。 太陽の下での融合反応は、毎日地球に降り注ぐそれらの広大な軍隊を生成します。 兆は毎秒私たちの体を通過し、それがそこになかったかのように地球を飛ぶ。

“ほぼ一世紀前に仮定され、65年前に初めて検出されましたが、ニュートリノは物質との相互作用に消極的であるため、謎に包まれています”と、米国エネルギー省（DOE）アルゴンヌ国立研究所の核物理学者であるアレッサンドロ-ロヴァートは述べています。

ロヴァトは、ニュートリノに関する多くの謎の一つに対処するためのモデルを構築した四つの国立研究所の研究チームのメンバーです。 この知識は、さらに大きな謎を解明するために不可欠です—宇宙や物質ニュートリノを介して彼らの旅の間に魔法のように三つの可能なタイプまたは”味”の別のものに変形する理由。”

これらの振動を研究するために、DOEのFermi National Accelerator Laboratory（MiniBooNEとNOvA）で二組の実験が行われています。 これらの実験では、科学者は粒子加速器で強烈なニュートリノの流れを生成し、それらを長い期間（MiniBooNE）または源から五百マイル（NOvA）にわたって粒子検出器に送

ニュートリノフレーバーの元の分布を知って、実験者は、検出器内の原子核とニュートリノの相互作用に関連するデータを収集します。 その情報から、彼らは時間や距離の経過に伴うニュートリノのフレーバーの変化を計算することができます。 MiniBooNEとNOvA検出器の場合、核は6つの陽子と6つの中性子を持つ同位体carbon-12からのものです。「これらの実験には、大きなエネルギー範囲でのニュートリノと検出器の核との相互作用の非常に正確なモデルが必要であるため、私たちのチームはこの ニュートリノの溶出性を考えると、これらの反応の包括的な記述を達成することは手ごわい課題です。

単一の核子とそれらのペアとのニュートリノ相互作用のチームの核物理モデルは、これまでのところ最も正確です。 「私たちは、このような微視的なレベルでこれらの相互作用をモデル化する最初のアプローチです」とRocco氏は述べています。 “以前のアプローチはそれほど細かい粒度ではありませんでした。”

Argonne Leadership Computing Facility(ALCF)の現在引退したMiraスーパーコンピュータで行われた計算に基づいて、チームの重要な発見の一つは、核子対相互作用が核とのニュートリノ相互作用を正確にモデル化するために重要であるということでした。 ALCFは、科学ユーザー施設のDOEオフィスです。

“検出器の核が大きいほど、ニュートリノがそれらと相互作用する可能性が高くなります”とLovato氏は述べています。 “将来的には、日本と米国で計画された実験を支援するために、より大きな核、すなわち酸素とアルゴンのデータにモデルを拡張する予定です”

Roccoは、”それら”

科学者たちは、最終的には、”反ニュートリノ”と呼ばれるニュートリノとその反粒子の両方のフレーバー振動の完全な画像が現れることを願っています。「その知識は、なぜ宇宙が反物質ではなく物質から構築されているのか、宇宙に関する基本的な質問の1つであることを明らかにするかもしれません。

“Ab Initio Study of(λ,λ−)and(λ,λ+)inclusive scattering In C12:Fronetting The Miniboone And T2K CCQE DATA”と題された論文は、physical review Xに掲載されています。RoccoとLovatoのほかに、J.Carlson(Los Alamos National Laboratory)、S.Gandolfi(Los Alamos National Laboratory)、r.Schiavilla(Old Dominion University/Jefferson Lab)が含まれています。 /p>