Fizycy z eksperymentu PROSPECT zakończyli analizę danych z kompaktowego reaktora jądrowego Oak Ridge i nie znaleźli dowodów na to, że antyneutrina elektronowe stają się sterylne. Co więcej, naukowcy byli w stanie wykluczyć cały szereg parametrów, w tym punkt wcześniej zgłoszony 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 przekształcać się w neutrina zwykłe i odwrotnie. Ten scenariusz wyjaśniałby kilka anomalii w danych z różnych eksperymentów neutrinowych – w szczególności anomalie reaktora i galu, które wykryły niedobór neutrin w porównaniu z przewidywaniami. Poszukiwanie tych transformacji w niewielkich odległościach od źródła jest jednym z najbardziej bezpośrednich sposobów wykrywania stanów sterylnych. W szczególności naukowcy z eksperymentu Neutrino-4 donieśli wcześniej o zaobserwowaniu oscylacji, które z dużym prawdopodobieństwem wskazują na obecność neutrin sterylnych.
Fizycy z eksperymentu PROSPECT nie zaobserwowali jednak takich oscylacji. Przeanalizowali 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 zdarzenia odwrotnego rozpadu beta – oddziaływania antyneutrina z protonem. Zastosowali nową technikę analizy danych, która pozwoliła im wykorzystać więcej danych w porównaniu z poprzednimi pracami, w tym dane z segmentów z częściowo sprawnymi fotodetektorami, oraz osiągnąć wysoką dokładność dzięki bardziej niezawodnej separacji sygnałów od tła.
Analiza nie wykazała istotnych rozbieżności z modelem bezoscylacyjnym. W szczególności, punkt wcześniej zgłoszony przez eksperyment Neutrino-4 został wykluczony na poziomie powyżej 5σ. Cały zakres do 10 elektronowoltów do kwadratu, dozwolony przez anomalię galu, również został całkowicie wykluczony. Zatem wyniki PROSPECT podważają interpretację tych eksperymentów w odniesieniu do neutrin sterylnych.
Więcej informacji na temat sterylnych neutrin i eksperymentów mających na celu ich poszukiwanie można znaleźć w naszym artykule „Czysta anomalia”.
