Ünlü nötrino teorisi çöktü

Nötrinolar, evrende inanılmaz bol olmalarına rağmen neredeyse hiç maddeyle etkileşmeyen “hayalet” parçacıklar. Bu yüzden onları yakalamak zor; ama yakaladığınızda da fiziğin sınırlarını zorluyorlar. Geçmişte yapılan ölçümler, nötrinoların yol boyunca “tat değiştirerek” (salınım yaparak) elektron, müon ve tau türleri arasında geçiş yaptığını gösterdi. Bu durum, nötrinoların kütlesi olması gerektiği anlamına geldi ve Standart Model’in eksiklerinden birini işaret etti.

Derken 1990’lardan itibaren LSND ve daha sonra MiniBooNE gibi deneyler, 3 nötrino türüyle tam açıklanamayan bir fazlalık sinyali yakaladı. En popüler yorum şuydu: Görünmeyen, maddeyle daha da zayıf etkileşen “steril” bir nötrino devreye giriyor olabilir. 

MİCROBOONE NE YAPTI?

MicroBooNE, bu tartışmayı netleştirmek için daha hassas bir yaklaşım kullandı. Deney, sıvı argonla dolu özel bir dedektörle, nötrinoların argon içindeki etkileşim izlerini çok daha ayrıntılı görmeyi hedefledi. Ayrıca aynı kampüste iki farklı nötrino demetiyle çalışarak, olası steril nötrino senaryosunun “parmak izi”ni daha güçlü biçimde aradı. Veri toplama dönemi 2015-2021 arasına yayılırken, ekip özellikle “müon nötrinosu → elektron nötrinosu” dönüşümünde beklenen fazlalığın gerçekten var olup olmadığını test etti. 

SONUÇ NE DİYOR?

Yeni analizlerin özeti net: Ölçümler, steril nötrinonun varlığını desteklemiyor. Daha da önemlisi, MicroBooNE verileri, LSND ve MiniBooNE’de görülen anomaliyi açıklamak için sık kullanılan “tek steril nötrino” modelini yüzde 95 güven düzeyinde dışarıda bırakıyor. Yani “o fazlalık sinyali kesin steril nötrinodan geliyor” iddiası artık çok daha zayıf.

Bu, “hiç yeni fizik yok” demek değil. Aksine, araştırmacıların ifadesiyle bir tür “paradigma değişimi”: 30 yıldır en önde giden açıklama elenince, başka ihtimaller daha ciddi şekilde masaya geliyor. Örneğin bazı senaryolarda sinyal, elektronlardan ziyade yanlış modellenmiş arka plan fotonlarından ya da farklı yeni fizik etkilerinden kaynaklanıyor olabilir.

SIRADA NE VAR?

Steril nötrino kapısı kapanmış gibi görünse de, anomaliyi doğuran büyük soru yerinde duruyor: Eğer steril nötrino değilse, o sinyali ne üretiyor? Bu noktada gözler Fermilab’daki Kısa Baz Nötrino programının diğer dedektörlerine ve özellikle de gelecek yılların dev projesine çevriliyor: DUNE. Yer altında, Güney Dakota’da kurulacak bu dev deney, Fermilab’dan gönderilecek yoğun nötrino demetini yaklaşık bin 300 kilometre ötede yakalayacak. Hedef sadece salınımı daha hassas ölçmek değil; evrende neden maddenin antimaddeden fazla olduğu gibi büyük sorulara da nötrinolar üzerinden yaklaşmak.