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 zakres parametrów, w tym punkt wcześniej określony przez eksperyment Neutrino-4 jako wskazujący na istnienie sterylnych neutrin. Praca została opublikowana w czasopiśmie Physical Review Letters.
Neutrina sterylne to hipotetyczne cząstki, które nie uczestniczą w oddziaływaniu słabym, ale teoretycznie mogą tymczasowo przekształcić się w neutrina zwykłe i odwrotnie. Taki scenariusz pozwoliłby wyjaśnić szereg anomalii w danych z różnych eksperymentów neutrinowych – w szczególności anomalii reaktorowych i galowych, gdzie odnotowano niedobór neutrin w porównaniu z przewidywaniami. Poszukiwanie tych przekształconych w niewielkiej odległości od źródła jest jednym z najbardziej bezpośrednich sposobów znajdowania stanów sterylnych. W szczególności naukowcy z eksperymentu Neutrino-4 donieśli wcześniej, że zaobserwowali oscylacje, które z dużym prawdopodobieństwem mogą wskazywać na obecność neutrina sterylnego.
Fizycy z eksperymentu PROSPECT nie zaobserwowali jednak takich oscylacji. Przeanalizowali oni wszystkie dane zebrane do 2018 roku w odległości 6,7–9,2 metra od kompaktowego reaktora HFIR w Stanach Zjednoczonych, używając detektora wypełnionego ciekłym scyntylatorem domieszkowanym litem-6. Naukowcy wybrali przypadki 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, oraz na osiągnięcie wysokiej dokładności dzięki bardziej niezawodnej separacji sygnałów od tła.
Analiza nie wykazała istotnej rozbieżności z modelem bez oscylacji. W szczególności, punkt ogłoszony wcześniej w eksperymencie Neutrino-4 został wykluczony na poziomie powyżej 5σ. Cały obszar do 10 elektronowoltów kwadratowych, dozwolony przez anomalię galu, również został całkowicie wykluczony. Zatem wyniki PROSPECT podważają interpretację tych eksperymentów w odniesieniu do sterylnych neutrin.
Więcej o sterylnych neutrinach i eksperymentach ich poszukiwaniach można przeczytać w naszym materiale „Czysta anomalia”.
