oamenii de știință se referă adesea la neutrino ca „particula fantomă.”Neutrinii au fost una dintre cele mai abundente particule de la originea universului și rămân așa și astăzi. Reacțiile de fuziune în soare produc armate vaste ale acestora, care se revarsă pe Pământ în fiecare zi. Trilioane trec prin corpurile noastre în fiecare secundă, apoi zboară prin pământ ca și cum nu ar fi acolo.”deși au fost postulate cu aproape un secol în urmă și detectate pentru prima dată în urmă cu 65 de ani, neutrinii rămân învăluiți în mister din cauza reticenței lor de a interacționa cu materia”, a declarat Alessandro Lovato, fizician nuclear la Laboratorul Național Argonne al Departamentului Energiei din SUA (DOE).Lovato este membru al unei echipe de cercetare din patru laboratoare naționale care a construit un model pentru a aborda unul dintre numeroasele mistere despre neutrini—modul în care interacționează cu nucleele atomice, sisteme complicate formate din protoni și neutroni („nucleoni”) legați împreună de forța puternică. Această cunoaștere este esențială pentru a dezlega un mister și mai mare—de ce în timpul călătoriei lor prin spațiu sau materie neutrinii se transformă magic dintr-unul în altul din trei tipuri posibile sau „arome”.”

pentru a studia aceste oscilații, au fost întreprinse două seturi de experimente la Laboratorul Național de accelerare Fermi al DOE (MiniBooNE și NOvA). În aceste experimente, oamenii de știință generează un flux intens de neutrini într-un accelerator de particule, apoi îi trimit în detectoare de particule pe o perioadă lungă de timp (MiniBooNE) sau la cinci sute de mile de sursă (NOvA).

cunoscând distribuția inițială a aromelor de neutrini, experimentatorii adună apoi date legate de interacțiunile neutrinilor cu nucleele atomice din detectoare. Din aceste informații, ei pot calcula orice modificare a aromelor de neutrini în timp sau la distanță. În cazul detectoarelor MiniBooNE și NOvA, nucleele provin din izotopul carbon-12, care are șase protoni și șase neutroni.

„echipa noastră a intrat în imagine deoarece aceste experimente necesită un model foarte precis al interacțiunilor neutrinilor cu nucleele detectorului pe o gamă largă de energie”, a spus Noemi Rocco, postdoc în Divizia de Fizică Argonne și Fermilab. Având în vedere evazivitatea neutrinilor, realizarea unei descrieri cuprinzătoare a acestor reacții este o provocare formidabilă.

modelul fizicii nucleare al echipei de interacțiuni neutrino cu un singur nucleon și o pereche dintre ei este cel mai precis până acum. „A noastră este prima abordare pentru a modela aceste interacțiuni la un nivel atât de microscopic”, a spus Rocco. „Abordările anterioare nu au fost atât de fine.”una dintre descoperirile importante ale echipei, bazată pe calculele efectuate pe supercomputerul Mira de la Argonne Leadership Computing Facility (ALCF), a fost că interacțiunea perechilor de nucleoni este crucială pentru a modela cu exactitate interacțiunile neutrinilor cu nucleele. ALCF este un birou DOE de facilitate de Utilizare știință.

„cu cât nucleele din detector sunt mai mari, cu atât este mai mare probabilitatea ca neutrinii să interacționeze cu ei”, a spus Lovato. „În viitor, intenționăm să extindem modelul nostru la date de la nuclee mai mari, și anume cele de oxigen și argon, în sprijinul experimentelor planificate în Japonia și SUA”, a adăugat Rocco. ” pentru aceste calcule, ne vom baza pe computere ALCF și mai puternice, sistemul Theta existent și viitoarea mașină exascale, Aurora.”

oamenii de știință speră că, în cele din urmă, va apărea o imagine completă a oscilațiilor de aromă atât pentru neutrini, cât și pentru antiparticulele lor, numite „antineutrinos”.”Această cunoaștere poate arunca lumină asupra motivului pentru care universul este construit din materie în loc de antimaterie—una dintre întrebările fundamentale despre univers.

lucrarea, intitulată „studiul Ab Initio al împrăștierii incluzive în C12: confruntarea datelor Miniboone și T2K CCQE”, este publicată în Physical Review X. Pe lângă Rocco și Lovato,printre autori se numără J. Carlson (Laboratorul Național Los Alamos), S. Gandolfi (Laboratorul Național Los Alamos) și R. Schiavilla (Universitatea Old Dominion / Jefferson Lab).