ニュートリノはどこから質量を得ますか？それは謎であり、素粒子物理学の標準モデルにおける最も不可解なものの1つです。しかし、物理学者のチームは、それを解決する方法を知っていると考えています。
ここに問題があります：ニュートリノは奇妙です。超微弱な粒子、それらのほとんどは非常に低エネルギーであり、実体がなく、止まることなく地球全体を通過します。何十年もの間、科学者たちは質量がないと考えていました。素粒子物理学を説明する標準モデルのオリジナルバージョンでは、ニュートリノはまったく無重量でした。約20年前、状況は変わりました。物理学者たちは今ではニュートリノにはわずかな量ではあるが質量があることを知っています。そして、彼らはその質量がなぜであるのか正確にはまだ分かりません。
しかし、謎を解決することはできますが、Physical Review Letters誌の1月31日に発行された新しい論文が主張しています。十分な時間とデータがあれば、すでに検出できる最高エネルギーのニュートリノは、その質量の秘密を解明するのに役立つはずです。
ニュートリノ共鳴の検出
ニュートリノには異なる量のエネルギーが付属しています。2つのその他の点で同一の粒子は、それらが運ぶエネルギーの量に応じて、非常に異なる動作をします。
私たちが検出できるニュートリノのほとんどは、太陽と、（原子炉のような）地球上のいくつかの非常に明るいエネルギー源からのものであり、比較的低エネルギーです。そして、低エネルギーニュートリノは、何かにぶつかることなく、物質の塊を簡単に通り抜けます。しかし、私たちの惑星は、はるかに高いエネルギーのニュートリノによっても攻撃されています。そしてこれらは他の粒子にぶつかる可能性がはるかに高いです。
2012年に、それらの高エネルギーニュートリノを検出するように設計された粒子検出器が南極大陸でオンラインになりました。しかし、IceCubeという名前の検出器は、それらを直接検知できません。代わりに、周囲の氷の中の水分子との高エネルギーニュートリノ衝突-IceCubeが検出できる他の種類の粒子のバーストを生成する衝突の余波を探します。通常、これらのバーストは乱雑で、さまざまな粒子を生成します。しかし、ときどきそれらが異常にきれいである-共鳴と呼ばれるプロセスの結果によると、研究の共著者であるセントルイスのワシントン大学の物理学者であるBhupal Devは言った。
ニュートリノが別の粒子、具体的には電子にぶつかると、Glashow共鳴と呼ばれるプロセスを通過することがあります。ニュートリノ会議での2018年の講演によると、1959年に最初に提案されたGlashow共鳴は非常に高いエネルギーを必要とし、2018年にIceCubeで1つの例が現れた可能性があります。
しかし、Devと彼の共著者によると、そこには他の種類の共鳴があるかもしれません。ニュートリノがどのように質量を獲得するかについてのより一般的な理論の1つは、「ゼーモデル」として知られています。また、Zeeモデルでは、Glashowのような別のタイプの共振が発生し、「Zeeバースト」と呼ばれる別の新しい粒子が生成されると研究者たちは新しい研究で書いています。そして、その共振はIceCubeの検出能力の範囲内です。
ゼーバーストが検出された場合、それは標準モデルの根本的な更新につながり、物理学者がニュートリノを見る方法を完全に変革すると、デブは述べた。
Zeeモデルは理論から確固たる科学へと進み、ニュートリノの既存のモデルは捨てられます。
しかし、IceCubeは特定の範囲のニュートリノエネルギーにのみ敏感であり、ゼーバーストを生成する条件はその範囲の外縁にあります。時間があるとすれば、そのようなインシデントの1つは、今後30年間のある時点でIceCubeによって検出される可能性があります。
しかし幸いなことに、IceCubeのアップデートが近づいていると研究者たちは述べています。検出器がはるかに大きくより感度の高いIceCube-Gen 2にアップグレードされると（これがいつ発生するかは明確ではありません）、より感度の高いデバイスは、わずか3年以内にZeeバーストを拾うことができるはずです（Zeeバーストが本当にそこに。
そして、Zeeバーストがなく、Zeeモデルが間違っている場合、ニュートリノ質量の謎はさらに深くなるだけです。
