Физики доказали - мюонные нейтрино превращаются в электронные

Физики, занятые в международном проекте Т2К, зарегистрировали «превращение» мюонных нейтрино в электронные.

Об этой необычной способности нейтрино — стабильных нейтральных частиц, слабо взаимодействующих с веществом, — заговорили в 60-х годах прошлого века, когда будущий лауреат Нобелевской премии Рэймонд Дэвис и его коллеги провели эксперимент по обнаружению электронных нейтрино, испускаемых Солнцем. Поскольку зафиксированное в опыте количество частиц заметно уступало расчётному, учёным пришлось искать новые модели, и наиболее известную из них предложили советские теоретики Бруно Понтекорво и Владимир Грибов. Недостаток частиц они объяснили тем, что нейтрино разных поколений (электронные νе, мюонные νμ или таонные ντ) могут «превращаться» друг в друга; иными словами, вероятность обнаружения нейтрино определённого сорта периодически изменяется по мере его движения.

Такое явление, возможное только при ненулевой массе нейтрино, назвали нейтринными осцилляциями. Стоит напомнить, что в оригинальной версии Стандартной модели осцилляции и ненулевая масса не описываются, хотя включить их в эту теоретическую конструкцию довольно легко. Для описания осцилляций используют матрицу Понтекорво — Маки — Накагавы — Сакаты и так называемые углы смешивания θ12, θ23 и θ13. Первые два угла уже измерены, а величина третьего, самого маленького, ограничена сверху выражением sin2(2θ13) < 0,15. Задачей проекта Т2К, участники которого пытаются отследить появление электронных нейтрино в специально подготовленном пучке νμ, стало как раз измерение θ13.

Представленные участниками Т2К результаты были получены при обработке информации, собранной в период с января 2010-го по март текущего года. За это время Super-Kamiokande зарегистрировал 88 нейтринных событий, шесть из которых имели все признаки взаимодействий электронного нейтрино. Если бы осцилляций вида νμ → νе не существовало, в эксперименте, как подсказывают теоретические расчёты, было бы отмечено только 1,5 ± 0,3 «электронных» события.

Следовательно, вероятность того, что обнаруженные сигналы случайны, составляет всего 0,7%. Это значение соответствует статистической значимости в 2,5 стандартного отклонения (2,5σ). «Назвать такой результат открытием мы пока не можем [необходима значимость в 5σ], но для T2К он, безусловно, важен», — говорит представитель научной группы Коичиро Нишикава (Koichiro Nishikawa). Продолжить эксперимент в марте 2011-го помешало землетрясение, нарушившее работу ускорителя. Восстановить схему Т2К учёные планируют к началу следующего года, а надёжную оценку величины θ13 они хотят получить в середине 2013-го.