Эксперимент в Фермилаб указал на аномалии в распределении нейтрино, которые могут подтвердить существование новой частицы — так называемого стерильного нейтрино. Оно может дополнить Стандартную модель и устранить противоречия, наблюдаемые при разных способах анализа массы Вселенной.
Нейтрино — частицы, очень неохотно и редко взаимодействующие с наблюдаемой материей. Три их разновидности — электронное, мюонное и тау-нейтрино — могут превращаться одна в другую, а также в электроны, мюоны и тау-лептоны. В 1990-х годах эксперимент Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) в Лос-Аламосе дал странные результаты: частота превращений нейтрино не соответствовала предсказаниям Стандартной модели. Тогда ученые выдвинули гипотезу о существовании еще одного вида нейтрино — стерильного, в который другие нейтрино также могут превращаться. Гипотеза привлекательна тем, что за счет новой частицы — обладай она огромной массой — можно было бы объяснить расхождения в измерении плотности материи во Вселенной различными методами. Академик Игорь Ткачев из Института ядерных исследований РАН в Троицке говорил, что если масса стерильных нейтрино будет примерно десять тысяч раз больше, чем у «обычных» нейтрино, т.е. около 1 кэВ, то тогда стерильные нейтрино могут составлять основу темной материи.
Однако пока не то что масса, но и само существование стерильных нейтрино вызывает дискуссии. Эксперимент в Фермилаб под Чикаго дал результат, близкий к тому, чтобы придать гипотезе вес. Как передает Space.com, при наблюдении за превращением нейтрино в туннеле MiniBooNE было получено аномальное отклонение. Препринт работы опубликован на сайте ArXiv. Из-за малого числа фиксируемых нейтрино эксперимент занял 15 лет. За это время в MiniBooNE обнаружили на несколько сотен больше электронных нейтрино, чем предсказывает Стандартная модель.
Как отмечает Register, этот результат — на самой грани статистического отклонения, которое позволило бы зафиксировать открытие. Ученые «охотятся» за стандартным отклонением в 5,0 сигма — при такой величине вероятность получить результат случайно составляет 1 к 3,5 млн. Эксперимент в MiniBooNE показал отклонение в 4,8 сигма. При этом команда утверждает, что данные двух экспериментов — MiniBooNE и LSND — дали отклонение в 6,1 сигма. Это означает, что вероятность получить результат случайно составляет 1 к 500 млн.
Физик-ядерщик и блогер Сабина Хосенфельдер считает, что теперь физики-теоретики должны переосмыслить Стандартную модель и, вероятно, внести в нее новую частицу.
Кейт Шолберг из Университета Дюка в комментарии для Space.com указала, однако, что данные нуждаются в дополнительном подтверждении. Например, с учетом того, что эксперименты в антарктической лаборатории IceCube Neutrino Observatory в 2017 году не зафиксировали отклонений от Стандартной модели. Попытки подтвердить данные, полученные на LSND, также не увенчались успехом.
Стандартная модель описывает элементарные частицы и их взаимодействия. Подтверждение существования бозона Хиггса в 2012 году завершило экспериментальное обнаружение предсказываемых Стандартной моделью элементарных частиц — их всего 61. В начале 2000-х СМ незначительно расширили после обнаружения нейтринных осцилляций.