暗黒物質の候補である無菌ニュートリノは存在せず、期待されてもいない

南極にあるアイスキューブ検出器は、無菌ニュートリノの探索を完了した。 10万件を超える事象の分析は無駄だった。かつては暗黒物質の有力な候補だった「ゴースト」粒子の痕跡はない。 Physical Review Letters誌に掲載された結果によると、この粒子は 99% の確率で存在しません。夢は消えてしまう。

「エルヴィスの場合と同じように、人々はいたるところで無菌ニュートリノの兆候を目撃しました」とハルゼンは言う。

「エルヴィスの場合と同じように、人々はいたるところで無菌ニュートリノの痕跡を目にしていました」とウィスコンシン大学マディソン校の物理学教授でアイスキューブニュートリノ観測所の主任研究員であるフランシス・ハルゼン氏は言う。 「手がかりのコレクションがあり、理論家たちはそれが存在すると確信していました」と彼は付け加えた。探知機によって得られたデータの現実が彼らの希望を打ち砕く。無菌ニュートリノは存在せず、期待されていません。

無菌ニュートリノ、「ゴースト」粒子

アンダルシア天体物理学研究所 (IAA-CSIC) のファビオ・ザンダネル氏は、「ニュートリノは物理学者にとって追跡が最も難しい粒子の 1 つです」と説明しています。 1956 年の最初の発見以来、科学界は、電荷がゼロで質量が非常に小さいニュートリノと反ニュートリノの 3 つのファミリーの存在を確認することに成功しました。 4 番目のタイプは、20 年以上前に仮定されたもので、無菌ニュートリノを含みます。これは、重力を通じてのみ物質と相互作用するため、さらにとらえどころのない粒子です。

ニュートリノは現在 3 つのファミリーが知られていますが、物理学者にとって最も追跡が難しい粒子の 1 つです。

他の標準模型粒子とは異なり、ニュートリノは重力に加えて弱い核相互作用のみを経験します。このため、検出が非常に困難になります。同様に、これまでに知られている 3 つの種類のニュートリノ (電子、ミューニュートリノ、タウニュートリノ) は、別のタイプのニュートリノ、専門的には「振動」と呼ばれる特性に「変換」できます。この機能により、IceCube 検出器は、無菌ニュートリノが存在する場合、既知のニュートリノの一部が無菌ニュートリノに変換される可能性があるため、無菌ニュートリノの決定に取り組むことが可能になりました。それは、観測所が予想よりも少ない数の粒子を受け取る瞬間だろう。しかし、IceCube は100,000 件以上の記録されたイベントの中にニュートリノの欠如を検出していません。

これらの「ゴースト」粒子が存在しないという悪いニュースは、記事のコピーがarXivプラットフォームにアップロードされた昨年 5 月に予想されていました。この暫定結果は、 Physical Review Lettersに掲載された研究の研究者によって確認されました。 「無菌ニュートリノの[仮説]発見は、素粒子物理学の標準理論にとって障害となるだろう」とハルゼン氏は言う。なぜなら、この理論は3種類のニュートリノの存在のみを考慮しているからである。 「4番目のタイプが見つかったら、すべてが変わるでしょう」と彼は言います。

無菌ニュートリノは、暗黒物質の起源や物質と反物質の間の非対称性の説明に役立つだろう

南極チームが提示した結論は、現時点ではこの可能性を否定しています。しかし、彼らはまた、無菌ニュートリノによって開かれたままになっているドアの一部も除外します。ゴースト粒子の存在が確認されれば、暗黒物質の起源や物質と反物質の非対称性の理解に役立つだろう。この結果は無菌ニュートリノの選択肢を完全に排除するものではありませんが、この素粒子物理学の夢は当面消え去ります。