เป็นเรื่องที่น่าสนใจสำหรับเราเสมอเมื่อจู่ๆ หัวข้อใดหัวข้อหนึ่งก็ดึงดูดความสนใจของชุมชนฟิสิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเป็นหัวข้อที่มีการถกเถียงกันอย่างถึงพริกถึงขิง ตัวอย่างเช่น สองสามวันที่ผ่านมา มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับ “นิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ” โดยอ้างอิงจากเอกสารสองฉบับที่เผยแพร่อย่างรวดเร็วบนเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งแนะนำการตรวจหาเบื้องต้นของอนุภาคสมมุติฐานเหล่านี้
เอกสารทั้งสอง
อ้างอิงจากเส้นการแผ่รังสีที่ไม่ปรากฏชื่อซึ่งเห็นในสเปกตรัมรังสีเอกซ์ของกระจุกกาแล็กซีบางกลุ่มที่ได้รับจากหอดูดาว น่าประหลาดใจที่นิวตริโนที่ปราศจากเชื้อยังถูกพิจารณาว่าเป็นสสารมืดที่เป็นไปได้ ซึ่งหมายความว่า – หากค้นพบ – พวกมันจะเป็นอนุภาคพื้นฐานตัวแรกที่อยู่นอกขอบเขตของแบบจำลอง
มาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค สำหรับผู้ที่ไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับนิวตริโนที่ปราศจากเชื้อมาก่อน นี่คือนิวตริโนประเภทที่ 4 ที่เสนอและมีการถกเถียงกันมาก ซึ่งอาจมีมวลแต่จะไม่มีปฏิกิริยากับกำลังอ่อนเลย ตรงกันข้ามกับนิวตริโนทั้งสามประเภท เรารู้ว่ามีอยู่จริง อิเล็กตรอน มิวออน และเทา นิวตริโน
แท้จริงแล้ว นิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ (หากมีอยู่) มีแนวโน้มที่จะตรวจจับได้ยากกว่านิวตริโนชนิดอื่นๆ เนื่องจากพวกมันจะมีปฏิกิริยากับนิวตริโนที่ “แอคทีฟ” เหล่านี้เท่านั้น ในการวิจัยใหม่นกปรอด และคณะ ทั้งสองระบุเส้น 3.5 keV สีเดียวที่อ่อนแอมากในสเปกตรัมรังสีเอกซ์ที่สามารถตีความ
ได้ว่าเป็นสัญญาณที่โผล่ออกมาจากนิวตริโนปลอดเชื้อ 7 keV ที่สลายตัว กราฟด้านบนนำมาจากนกปรอดกระดาษแสดงข้อจำกัดล่าสุดทั้งหมดที่วางอยู่บนแบบจำลองการผลิตนิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ การวัดที่ และเพื่อนร่วมงานได้รับนั้นทำเครื่องหมายด้วยดาวสีแดงและสอดคล้องกับขีดจำกัดบนก่อนหน้านี้
และอยู่ในขอบเขตของอวกาศที่ยังไม่ได้ตัดออก นักวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเอกสารทั้งสองระบุอย่างชัดเจนว่าการสังเกตนั้นมีความไม่แน่นอนอยู่ในขณะนี้ นั่นเป็นเพราะสัญญาณอ่อนและอยู่ภายในเส้นจางๆ ที่รู้จักกันดีหลายเส้น และยังมี “ความไม่แน่นอนของแบบจำลองที่สำคัญ” ทั้งหมดนี้หมายความว่า
การตรวจจับ
อาจเป็นเพียงสัญญาณเตือนที่ผิดพลาดอีกครั้ง ในความเป็นจริงการทดลองได้พยายามตรวจจับนิวตริโนที่ปราศจากเชื้อมานานแล้วและจนถึงตอนนี้การกำหนดขีดจำกัดของมวลหรืออายุขัยของนิวตริโนถือเป็นวิธีที่ดีที่สุดที่เคยทำได้ ผู้เขียน บล็อกได้กล่าวถึงบทความในเชิงลึกและสิ่งที่เขาพูดก็คุ้มค่าที่จะอ่าน
ขณะที่เขาอธิบายหากพบว่าสัญญาณนั้นแม่นยำและบ่งชี้ถึง “ฟิสิกส์ใหม่” คำอธิบาย หนึ่ง ที่เป็นไปได้อาจชี้ไปที่นิวตริโนที่ปราศจากเชื้อ แม้ว่า จะมองโลกในแง่ดีอย่างระมัดระวังเกี่ยวกับการค้นพบนี้ แต่คนอื่นๆ เช่น ผู้เขียน บล็อก กลับไม่เชื่อมากกว่า ในความเป็นจริง แนะนำว่าเราจะไม่สูญเสียการนอนหลับ
จนกว่าสัญญาณจะได้รับการยืนยัน ในทางกลับกัน ฉันรู้สึกประหลาดใจที่ไม่มีนักวิจัยนิวตริโนคนใดแสดงความคิดเห็นในเอกสารนี้ ดังนั้นฉันจึงส่งโมรี กู๊ดแมนหัวหน้ากลุ่มนิวตริโนฟิสิกส์พลังงานสูงของอาร์กอน อีเมลถามความคิดเห็นของเขา แม้ว่า จะไม่มีโอกาสได้อ่านงานวิจัยชิ้นใหม่นี้ แต่เขาชัดเจนว่า
เขายืนอยู่ตรงไหนในเรื่องของนิวตริโนปราศจากเชื้อ เขาไม่เชื่อว่าพวกมันมีอยู่จริงอธิบายว่าการวัดมวลนิวตริโนและมุมผสมในช่วง 15 ปีที่ผ่านมามีความสอดคล้องกันเป็นส่วนใหญ่ ยกเว้นการวัดบางอย่างที่นักวิจัยบางคนตีความว่าเป็นหลักฐานของนิวตริโนมากกว่า “ผมเข้าใจดีว่าเป็นไปไม่ได้
ที่จะรวมความผิดปกติเหล่านั้นเข้าด้วยกันอย่างสอดคล้องกัน และผมได้ยินข้อโต้แย้งทางสถิติมากมายซึ่งในความเห็นของผม เข้าใจผิด” เขายืนยัน กล่าวต่อไปว่า ในขณะที่ “นักฟิสิกส์นิวตริโนส่วนน้อยจำนวนมากกำลังพิจารณาการค้นหานิวตริโนปลอดเชื้อ ผมคิดว่าพวกเราส่วนใหญ่ปฏิเสธแนวคิดนี้”
ประเด็นสำคัญ
คืองานวิจัยชิ้นใหม่นี้มีนักฟิสิกส์หลายคนพูด ถึง ทั้งฌอน แคร์โรลล์และจิม อัล-คาลิลีทวีตเกี่ยวกับเรื่องนี้เมื่อวานนี้ และมีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับอนุภาคบนทวิตเตอร์ เมื่อวานนี้เราได้เผยแพร่ข่าวอื่นเกี่ยวกับนิวตริโนที่ปราศจากเชื้อแต่ฉันจะปล่อยให้คุณพิจารณาด้วยตัวคุณเองเนื่องจากเป็นการสังเกต
ที่ไม่เกี่ยวข้องกัน ไม่ว่าจะมีสิ่งใดที่แหวกแนวจริง ๆ เกิดขึ้นจากสัญญาณผิดปกตินี้ หรือหากมันจะถูกเนรเทศไปยังห้องใต้ดินของสัญญาณเฉียดพลาดก็ต้องรอติดตามกันต่อไปมีพลังงานสูงเพื่อให้พวกมันสร้างลำแสงนิวตริโนที่เรียงตัวกันซึ่งมีพลังงานที่รู้จักกันดีเมื่อพวกมันสลายตัว
สิ่งนี้จะช่วยให้เราสามารถวัดการสั่นของนิวตริโนด้วยความไวที่เป็นลำดับความสำคัญได้ดีกว่าการทดลองอื่นๆ ที่วางแผนไว้ แม้ว่าการดำเนินการดังกล่าวจะมีความยากและค่าใช้จ่ายสูงก็ตามความท้าทายที่สำคัญประการหนึ่งคือการหาวิธีรวบรวมและเร่งมิวออนก่อนที่พวกมันจะสลายตัว วิธีการที่มีอยู่เพื่อ
ฟิสิกส์ของนิวตริโนนำเสนอหนึ่งในความเป็นไปได้ที่น่าสนใจสำหรับสิ่งนี้ และเพิ่มโอกาสที่ว่านิวตริโนอาจเป็นตัวอย่างแรกที่รู้จักของสิ่งที่เรียกว่าอนุภาคมาจอรานา ซึ่งเป็นอนุภาคสสารที่เป็นปฏิปักษ์ของมันเอง ผลที่ตามมาประการหนึ่งอาจเป็นกระบวนการที่เรียกว่าเลปโตเจเนซิส
ซึ่งการละเมิดซีพีในการสลายตัวของนิวตริโนที่หนักมากในเอกภพยุคแรกอาจสร้างสสารส่วนเกินเหนือปฏิสสาร สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับเฟสที่ละเมิด CP δ ซึ่งอาจสังเกตได้ในการทดลองการสั่นของนิวตริโน”ทำให้เย็น” อนุภาคโดยการลดการแพร่กระจายเชิงมุมหรือพลังงานนั้นช้าเกินไปที่จะใช้กับมิวออน
โดยมีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อไอออนดูดซับแสงของโพรบ มันจะกระโดดไปสู่สถานะตื่นเต้นที่มีชีวิตยาวนาน ซึ่งมันจะคงอยู่ประมาณหนึ่งวินาที ในช่วงเวลานี้ ไอออนไม่สามารถถูกทำให้เย็นลงด้วยเลเซอร์ได้ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไอออนกระโดดซ้ำไปมาระหว่างสถานะพื้นและสถานะกระตุ้นที่มีอายุสั้น ดูดซับและปล่อยโฟตอนอีกครั้งที่ความยาวคลื่นที่เย็นลง
