wetenschappers verwijzen vaak naar het neutrino als het “spookdeeltje.”Neutrino’ s waren een van de meest voorkomende deeltjes aan de oorsprong van het heelal en blijven dat ook vandaag. Fusie reacties in de zon produceren enorme legers van hen, die neerstromen op de aarde elke dag. Biljoenen gaan elke seconde door ons lichaam, en vliegen dan door de aarde alsof het er niet was.”hoewel neutrino’ s bijna een eeuw geleden voor het eerst werden gepostuleerd en 65 jaar geleden voor het eerst werden ontdekt, blijven ze gehuld in mysterie vanwege hun onwil om te interageren met materie, ” zei Alessandro Lovato, een kernfysicus van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Ministerie van energie.Lovato is lid van een onderzoeksteam van vier nationale laboratoria dat een model heeft ontwikkeld om een van de vele mysteries over neutrino ‘ s aan te pakken—hoe ze interageren met atoomkernen, ingewikkelde systemen gemaakt van protonen en neutronen (“nucleonen”) die door de sterke kracht aan elkaar zijn gebonden. Deze kennis is essentieel om een nog groter mysterie te ontrafelen-waarom tijdens hun reis door de ruimte of materie neutrino ‘ s magisch veranderen van de ene in de andere van drie mogelijke soorten of “smaken.”

om deze oscillaties te bestuderen, zijn twee sets experimenten uitgevoerd in DOE ‘ s Fermi National Accelerator Laboratory (MiniBooNE en NOvA). In deze experimenten, wetenschappers genereren een intense stroom van neutrino ‘ s in een deeltjesversneller, dan sturen ze in deeltjesdetectoren over een lange periode (MiniBooNE) of vijfhonderd mijl van de bron (NOvA).

Op basis van de oorspronkelijke verdeling van neutrino-aroma ’s verzamelen de onderzoekers vervolgens gegevens over de interacties van de neutrino’ s met de atoomkernen in de detectoren. Op basis van die informatie kunnen ze eventuele veranderingen in de neutrino-smaken in de tijd of afstand berekenen. Bij de miniboon-en NOvA-detectoren zijn de kernen afkomstig van de isotoop koolstof-12, die zes protonen en zes neutronen heeft.”ons team kwam in beeld omdat deze experimenten een zeer nauwkeurig model vereisen van de interacties van neutrino’ s met de detectorkernen over een groot energiebereik,” zei Noemi Rocco, een postdoc in Argonne ‘ s Physics division en Fermilab. Gezien de ongrijpbaarheid van neutrino ‘ s, is het bereiken van een uitgebreide beschrijving van deze reacties een formidabele uitdaging.

het kernfysicamodel van het team van neutrino-interacties met een enkel nucleon en een paar daarvan is tot nu toe het meest accuraat. “Ours is de eerste benadering om deze interacties te modelleren op zo’ n microscopisch niveau, ” zei Rocco. “Eerdere benaderingen waren niet zo fijnkorrelig.”

een van de belangrijke bevindingen van het team, gebaseerd op berekeningen uitgevoerd op de nu gepensioneerde Mira supercomputer van de Argonne Leadership Computing Facility (ALCF), was dat de interactie tussen nucleonparen cruciaal is voor het nauwkeurig modelleren van neutrino-interacties met kernen. Het ALCF is een DOE Office of Science User Facility.

” hoe groter de kernen in de detector, hoe groter de kans dat de neutrino ’s met hen zullen interageren,” zei Lovato. “In de toekomst zijn we van plan om ons model uit te breiden naar gegevens van grotere kernen, namelijk die van zuurstof en argon, ter ondersteuning van experimenten die gepland zijn in Japan en de VS “

Rocco voegde eraan toe dat ” Voor deze berekeningen zullen we vertrouwen op nog krachtiger alcf-computers, het bestaande Theta-systeem en de aankomende exascale machine, Aurora.wetenschappers hopen dat er uiteindelijk een compleet beeld zal ontstaan van smaakschommelingen voor zowel neutrino ‘ s als hun antideeltjes, genaamd “antineutrinos.”Die kennis kan licht werpen op waarom het universum is opgebouwd uit materie in plaats van antimaterie-een van de fundamentele vragen over het universum.het artikel, getiteld “Ab Initio Study of (νℓ, J -) and (νℓ,J+) Inclusive Scattering in C12: Confronting the MiniBooNE and T2K CCQE Data”, wordt gepubliceerd in Physical Review X. Naast Rocco en Lovato zijn er ook J. Carlson (Los Alamos National Laboratory), S. Gandolfi (Los Alamos National Laboratory) en R. Schiavilla (Old Dominion University/Jefferson Lab).