30-летняя загадка нехватки нейтрино может объясняться ошибкой в расчетах

Возможно, ученым удастся обойтись без введения в физику новой частицы.

Физики предложили новое объяснение галлиевой аномалии: дефицита нейтрино, наблюдаемого в экспериментах уже более 30 лет. Согласно новому исследованию, ученым, возможно, не придется вводить в физику новую частицу: расхождение может быть связано с упрощением в расчетах взаимодействия нейтрино с атомными ядрами.

С 1990-х годов детекторы на основе галлия регистрируют примерно на 20% меньше нейтрино, чем предсказывает теория. Один из вариантов объяснения предполагал существование стерильных нейтрино, почти не взаимодействующих с обычным веществом. Их подтверждение потребовало бы расширения Стандартной модели физики частиц.

Маттео Кадедду из Университета Кальяри и его коллеги обратили внимание на допущение, традиционно используемое при расчете галлиевых экспериментов. В таких установках нейтрино взаимодействует с атомом галлия, в результате чего образуются атом германия и электрон. По частоте этих реакций исследователи затем определяют число зарегистрированных нейтрино.

До сих пор в расчетах предполагалось, что квантовые волновые функции электрона и нейтрино практически не меняются в пределах атомного ядра. Новая работа показывает: если отказаться от этого упрощения и описывать поведение частиц внутри ядра точнее, расчетная вероятность реакции меняется достаточно сильно, чтобы при определенных свойствах ядра объяснить наблюдаемый дефицит примерно в 20%.

По словам Кадедду, в таком случае для разрешения аномалии не требуется ни новая частица, ни неизвестное фундаментальное взаимодействие. Сам исследователь обнаружил потенциальную проблему во время подготовки курса по физике нейтрино, когда решил последовательно перепроверить вычисления, лежащие в основе многолетней загадки.

Для проверки гипотезы потребуются более точные расчеты структуры ядер галлия и германия. Только после этого станет ясно, способен ли новый подход полностью устранить расхождение между экспериментом и теорией.