Fizycy z eksperymentu PROSPECT zakończyli analizę danych z kompaktowego reaktora jądrowego w Oak Ridge i nie znaleźli żadnych oznak transformacji antyneutrin elektronowych w sterylne. Jednocześnie naukowcom udało się wykluczyć cały szereg parametrów, w tym punkt wcześniej zadeklarowany przez eksperyment Neutrino-4 jako wskazanie na istnienie sterylnych neutrin. Praca została opublikowana w Physical Review Letters.
Neutrina sterylne to hipotetyczne cząstki, które nie uczestniczą w oddziaływaniu słabym, ale teoretycznie mogą tymczasowo przekształcić się w zwykłe neutrina i odwrotnie. Taki scenariusz umożliwiłby wyjaśnienie kilku anomalii w danych różnych eksperymentów neutrinowych — w szczególności anomalii reaktorowych i galowych, gdzie odnotowano niedobór neutrin w porównaniu z przewidywaniami. Poszukiwanie tych przekształconych w niewielkich odległościach od źródła jest jednym z najbardziej bezpośrednich sposobów znajdowania stanów sterylnych. W szczególności naukowcy z eksperymentu Neutrino-4 wcześniej poinformowali, że zaobserwowali oscylacje, które z dużym prawdopodobieństwem mogą wskazywać na obecność sterylnego neutrina.
Jednak fizycy z eksperymentu PROSPECT nie dostrzegli takich oscylacji. Przeanalizowali wszystkie dane zebrane do 2018 r. w odległości 6,7–9,2 m od kompaktowego reaktora HFIR w Stanach Zjednoczonych, używając detektora wypełnionego ciekłym scyntylatorem domieszkowanym litem-6. Naukowcy wybrali zdarzenia odwrotnego rozpadu beta — oddziaływania antyneutrina z protonem. Zastosowali nową technikę analizy danych, która pozwoliła na wykorzystanie większej ilości danych w porównaniu z poprzednimi pracami, w tym z segmentów z częściowo sprawnymi fotodetektorami, a także na osiągnięcie wysokiej dokładności dzięki bardziej niezawodnej separacji sygnałów i tła.
Analiza nie wykazała znaczącej rozbieżności z modelem bez oscylacji. W szczególności punkt ogłoszony wcześniej w eksperymencie Neutrino-4 został wykluczony na poziomie wyższym niż 5σ. Cały obszar do 10 elektronowoltów kwadratowych, który jest dozwolony przez anomalię galu, jest również całkowicie wykluczony. Tak więc wyniki PROSPECT podważają interpretację tych eksperymentów w kategoriach sterylnych neutrin.
Więcej o sterylnych neutrinach i eksperymentach ich poszukiwaniach można przeczytać w naszym materiale „Czysta anomalia”.