Нейтрино — это фундаментальные частицы, не имеющие электрического заряда и обладающие очень малой массой. Известно, что они взаимодействуют с другим веществом через слабое взаимодействие или гравитацию. Хотя эти частицы были в центре внимания многочисленных исследований, процессы, посредством которых они приобретают свою массу, до сих пор не выяснены.
Одна из гипотез
Согласно одной из гипотез, массы нейтрино возникают в результате взаимодействия с ультралёгкой тёмной материей. Считается, что этот тип тёмной материи состоит из частиц или полей с чрезвычайно малой массой, менее 10 электронвольт (эВ).
Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тун и Университета Салерно недавно попытались проверить эту гипотезу, сравнив данные, собранные в ходе эксперимента с жидкостным сцинтилляционным антинейтринным детектором в Камиока (KamLAND), с теоретическими предсказаниями.
Результаты исследования
Их выводы, опубликованные в статье в журнале Physical Review Letters, свидетельствуют о том, что массы нейтрино, скорее всего, не имеют тёмного происхождения.
«Мотивация для этой работы возникла из одного из наиболее актуальных открытых вопросов в физике элементарных частиц: происхождения масс нейтрино», — рассказал Лука Визинелли, старший автор статьи, в интервью Phys.org.
В отличие от других фермионов, в Стандартной модели нейтрино считаются безмассовыми, но эксперименты ясно показали, что они должны обладать крошечной массой, что продемонстрировано явлением нейтринных осцилляций. Поскольку массы нейтрино настолько малы, их происхождение, вероятно, связано с новой физикой, выходящей за рамки Стандартной модели, потенциально не связанной с механизмом Хиггса, который придаёт массу другим известным частицам.
Исследование возможности взаимодействия с тёмным сектором
В последние годы многие физики изучают возможность того, что массы нейтрино возникают в результате взаимодействия с так называемым «тёмным сектором», то есть с гипотетическими полями и силами, также связанными с тёмной материей или тёмной энергией.
Визинелли и его коллеги Эндрю Чик и Хонги-Йи Чжан опирались на более ранние работы, чтобы дополнительно проверить эту гипотезу, используя сочетание теории и экспериментальных наблюдений.
«Мы разработали модель, в которой малость масс нейтрино является результатом их взаимодействия с тёмным сектором, а затем тщательно проверили, можно ли обнаружить такую связь, используя существующие нейтринные данные, включая эксперименты по нейтринным осцилляциям с короткими и длинными базами и измерения солнечных нейтрино», — сказал Визинелли.
Результаты исследования показывают, что такое тёмное происхождение масс нейтрино не подтверждается текущими данными.
В целом, выводы исследователей указывают на то, что маловероятно, что массы нейтрино возникают в результате взаимодействия с тёмным сектором. С другой стороны, гораздо более вероятно, что они могут быть объяснены обычными явлениями физики элементарных частиц.
Исследование может помочь в будущих усилиях, направленных на раскрытие происхождения масс нейтрино, сужая круг процессов, которые могут объяснить их появление.
© 2025 Science X Network