ニュートリノは、おそらく既知の粒子の中で最も不可解です。彼らは単に、粒子がどのように振る舞うべきかについてのすべての既知のルールを無視します。彼らは私たちの派手な検出器を侮辱します。宇宙の猫のように、心配や心配をせずに宇宙全体を行き来し、時々私たちの残りの部分と相互作用しますが、実際には、彼らがそのように感じるときだけです。
すべての中で最もイライラする、彼らはマスクを着用し、2度同じように見えることはありません。
しかし、新しい実験により、これらのマスクをはぎ取ることに一歩近づいたかもしれません。ニュートリノの正体を明らかにすることで、ニュートリノが独自の反物質パートナーであるかどうかなど、長年の疑問に答えることができ、自然の力を1つのまとまりのある理論に統合することさえできます。
大きな問題
ニュートリノは奇妙です。電子ニュートリノ、ミュー粒子ニュートリノ、タウニュートリノの3種類があります。 （これらの3つのアンチパーティクルバージョンもありますが、それはこのストーリーの大部分ではありません。）これらの3種類が3種類の異なるパーティクルとパーティーを組むため、これらの名前が付けられました。電子ニュートリノは、電子を含む相互作用を結合します。ミュー粒子ニュートリノはミュー粒子とペアになります。タウニュートリノが相互作用するものを推測するためのポイントは授与されません。
これまでのところ、それは奇妙なことではありません。ここに奇妙な部分があります。
ある粒子の場合 ない ニュートリノ-電子、ミュー粒子、タウ粒子のような-あなたが見るものはあなたが得るものです。それらの粒子は、質量を除いてすべてまったく同じです。電子の質量で粒子を見つけると、電子と同じように動作し、ミュー粒子とタウについても同じことが言えます。さらに、電子を見つけると、常に電子になります。それ以上でもそれ以下でもありません。ミュオンとタウについても同じです。
しかし、彼らのいとこ、電子、ミュー粒子、タウニュートリノについては同じことが言えません。
私たちが言う、「タウニュートリノ」は必ずしもタウニュートリノとは限りません。アイデンティティを変えることができます。それは、飛行中、電子またはミュー粒子ニュートリノになることができます。
基本的に誰も予想していなかったこの奇妙な現象は、ニュートリノ振動と呼ばれています。それは、とりわけ、電子ニュートリノを作成し、それをプレゼントとして親友に送ることができることを意味します。しかし、彼らがそれを手に入れるまでに、彼らは代わりにタウニュートリノを見つけることに失望するかもしれません。
ティーター・トッター
技術的な理由により、ニュートリノ振動は、3つの異なる質量を持つ3つのニュートリノがある場合にのみ機能します。しかし、振動するニュートリノは、電子、ミュー粒子、タウ味のニュートリノではありません。
代わりに、3つの「真の」ニュートリノがあり、それぞれ異なるが未知の質量を持っています。これらの真の基本的なニュートリノの明確な組み合わせにより、研究所で検出された各ニュートリノのフレーバー（電子、ミューオン、タウ）が作成されます。したがって、実験室で測定された質量は、それらの真のニュートリノ質量のいくつかの混合物です。一方、ミックス内の各真のニュートリノの質量は、異なるフレーバーのそれぞれにモーフィングする頻度を決定します。
物理学者の仕事は今、すべての関係を解きほぐすことです。それらの真のニュートリノの質量は何ですか、そしてそれらをどのように混合して3つのフレーバーを作るのですか？
そのため、物理学者は、フレーバーを切り替えるタイミングと頻度を調べることによって、「真の」ニュートリノの質量を明らかにしようとしています。繰り返しますが、これらの3つのニュートリノの名前は単にm1、m2、およびm3であるため、これを説明するとき、物理学の専門用語は非常に役に立ちません。
真剣なニュートリノの質量について、さまざまな骨の折れる実験が科学者に少なくとも間接的に教えてきました。たとえば、質量の2乗間のいくつかの関係について知っています。しかし、私たちは真のニュートリノのどれだけの重さが正確に分かっていないので、どれがより重いかはわかりません。
m3が最も重い、m2とm1をはるかに上回っている可能性があります。これはかなり通常のように見えるため、「通常の順序付け」と呼ばれます。これは、数十年前に本質的に推測された順序付けの物理学者です。しかし、私たちの現在の知識の状態に基づいて、m2が最も重いニュートリノである可能性もあります。このシナリオは、最初に間違った順序を推測したことを意味するため、「逆順」と呼ばれます。
もちろん、これらのシナリオのそれぞれが真実であると主張する理論家の陣営があります。自然の力のすべて（または少なくとも大部分）を単一の屋根の下で統一しようとする理論では、通常、通常のニュートリノ質量秩序が必要です。一方、ニュートリノが独自の反粒子双子であるためには、逆質量秩序が必要です。そしてそれが本当なら、宇宙に反物質以上の物質がある理由を説明するのに役立つかもしれません。
DeepCoreワークアウト
それはどちらですか：通常または反転？これは過去数十年にわたるニュートリノ研究から生まれた最大の質問の1つであり、巨大なIceCubeニュートリノ天文台が答えるために設計されたのはまさにその種の質問です。南極に位置するこの天文台は、南極の氷床に沈み込んだ数十の検出器の列で構成されており、中央の「DeepCore」には、低エネルギーの相互作用を見ることができるより効率的な検出器の列が8つあります。
ニュートリノはかろうじて普通の物質と話しているので、地球自体をまっすぐに噴き出すことができます。そして、そうすることで、さまざまなフレーバーに変身します。まれに、彼らはIceCube検出器の近くの南極の氷床の分子に衝突し、チェレンコフ放射と呼ばれる驚くほど青い光を放出する粒子のカスケードシャワーをトリガーします。 IceCubeストリングが検出するのはこのライトです。
プレプリントジャーナルarXivに掲載された最近の論文では、IceCubeの科学者は3年間のDeepCoreデータを使用して、地球を通過した各種類のニュートリノの数を測定しました。ニュートリノは捕まえるのが難しいので、もちろん進歩は遅いです。しかし、この仕事では。科学者たちは、データを通常の順序でわずかに優先していると報告しています（これは、数十年前に推測したことを意味します）。しかし、彼らはまだ決定的なものは何も見つけていません。
これで全部ですか？確かに違います。 IceCubeはまもなくメジャーアップグレードの準備を進めており、Precision IceCube Next Generation Upgrade（PINGU）やDeep Underground Neutrino Experiment（DUNE）などの新しい実験もこの中心的な問題に取り組む準備を整えています。ニュートリノの質量の秩序についてのこのような簡単な質問が、宇宙が機能する方法の多くを明らかにすることを誰が知っていましたか？残念ですが、簡単な質問でもありません。
ポール・M・サッター の天体物理学者です オハイオ州立大学、 たくさんの "宇宙飛行士に聞く" そして「宇宙ラジオ」、「宇宙でのあなたの場所."
