Neutrina patří k nejzáhadnějším částicím ve vesmíru. Prolétají hmotou téměř bez povšimnutí, přesto jich jsou kolem nás miliardy. Právě jejich nepolapitelnost vedla v posledních desetiletích k řadě nejasností, z nichž jedna živila fyziku téměř třicet let. Nyní se zdá, že tato stopa byla slepá.

Výzkumníci z experimentu MicroBooNE, který fungoval v letech 2015 až 2021 ve Fermilabu, oznámili, že jejich měření neodpovídají existenci takzvaného sterilního neutrina. Tato hypotetická částice měla vysvětlit podivné výsledky starších experimentů, které naznačovaly nečekané chování neutrin při jejich přeměnách mezi jednotlivými typy.

Zdroj: Shutterstock

Proč se vůbec mluvilo o čtvrtém neutrinu

Standardní model fyziky pracuje se třemi druhy neutrin a dlouho předpokládal, že nemají hmotnost. Pozdější měření ale ukázala, že neutrina mezi sebou oscilují, a tím pádem hmotnost mít musí. To už samo o sobě znamenalo trhlinu v teorii.

Další problém přišel v devadesátých letech, kdy experimenty LSND a později MiniBooNE zaznamenaly přeměny, které se se třemi typy neutrin vysvětlit nedaly. Nejjednodušší odpovědí se stalo sterilní neutrino, částice, která by téměř vůbec nereagovala s okolním světem.

MicroBooNE zavírá jednu kapitolu

MicroBooNE byl navržen právě proto, aby tyto anomálie prověřil s mnohem větší přesností. Detektor využívající kapalný argon dokázal rozlišit, zda signály skutečně pocházejí od elektronových neutrin, nebo jde o jiné jevy. Výsledek je poměrně jednoznačný. Data odpovídají situaci, kdy žádné sterilní neutrino neexistuje.

Pro fyziku to není zklamání, ale spíš vyčištění terénu. Jedna atraktivní, ale chybná možnost je pryč a výzkum se může soustředit jinam. Vědci nyní zvažují alternativní vysvětlení, včetně role fotonů nebo dosud neznámých procesů na pozadí experimentů.

Zkušenosti z MicroBooNE se navíc přímo promítnou do připravovaného megaprojektu DUNE, obřího detektoru budovaného hluboko pod zemí v Jižní Dakotě. Ten by mohl přinést odpovědi nejen o neutrinech, ale i o tom, proč ve vesmíru převládá hmota nad antihmotou. Jedna hypotéza skončila, ale samotná záhada neutrin tím zdaleka nekončí.