Международное сотрудничество NOvA представило новые результаты на конференции Neutrino 2024 в Милане, Италия, 17 июня. Коллаборация удвоила свои данные по нейтрино с момента их предыдущего выпуска четыре года назад, включая добавление нового низкоэнергетического образца электронных нейтрино.

Новые результаты согласуются с предыдущими результатами NOvA, но с улучшенной точностью. Данные больше, чем раньше, говорят в пользу «нормального» упорядочения масс нейтрино, но неоднозначность сохраняется относительно свойств колебаний нейтрино.

Последние данные NOvA обеспечивают очень точное измерение большего разделения между квадратами масс нейтрино и немного способствуют нормальному упорядочению масс . Такая точность разделения масс означает, что в сочетании с данными других экспериментов, проведенных на ядерных реакторах, данные свидетельствуют в пользу нормального порядка с вероятностью почти 7:1.

Это говорит о том, что нейтрино придерживаются нормального порядка, но физики не достигли высокого порога уверенности, необходимого для объявления открытия.

NOvA , сокращение от NuMI Off-axis νe Appearance, представляет собой эксперимент, проводимый Национальной ускорительной лабораторией Ферми Министерства энергетики США, расположенной за пределами Чикаго.

Фермилаб посылает пучок нейтрино на 500 миль к северу в 14 000-тонный детектор в Эш-Ривер, штат Миннесота. Измеряя нейтрино и их антиматерию-партнеров, антинейтрино, в обоих местах, физики могут изучать, как эти частицы меняют свой тип по мере своего перемещения, явление, известное как нейтринная осцилляция.

Цель NOvA — узнать больше о порядке масс нейтрино. Физики знают, что существует три типа нейтрино с разными массами, но они не знают ни абсолютной массы, ни того, какой из них тяжелее.

Теоретические модели предсказывают два возможных порядка масс: нормальный или инвертированный. В нормальном порядке имеется два легких нейтрино и одно более тяжелое нейтрино; в перевернутом — одно легкое нейтрино и два более тяжелых.

«Получение дополнительной информации в ходе реакторных экспериментов расширяет наши знания об упорядочении масс и приближает нас к захватывающей территории», — сказала Эрика Катано-Мур, научный сотрудник William & Mary и соорганизатор анализа. «У нас почти есть ответ на один из тех больших вопросов, которые возникают в физике нейтрино. Но мы еще не достигли этого».

Решение проблемы осцилляций нейтрино в новых результатах остается неоднозначным. В настоящее время у физиков недостаточно данных, чтобы разделить два эффекта на колебания: упорядочение масс и свойство, называемое нарушением зарядовой четности.

Коллаборация наблюдала умеренную степень колебаний, которую можно объяснить в любом сценарии массового упорядочения с разной степенью нарушения CP, поэтому они не могут разделить массовое упорядочение и нарушение CP. Однако физики смогли исключить конкретные комбинации этих двух свойств.

«Нам действительно требуется больше, чем одно измерение, чтобы узнать все, что нам нужно знать», — сказал Джереми Уолкотт, научный сотрудник Университета Тафтса, один из координаторов анализа NOvA и докладчик на конференции.

«NOvA играет важную роль в этом, потому что у всех различных экспериментов, пытающихся измерить одни и те же параметры, есть уникальные аспекты», — сказал Уолкотт. «Мы начинаем видеть, как картина складывается воедино, но она неясна. Очень важно иметь различные измерения, которые работают вместе».

Эксперимент NOvA начал собирать данные в 2014 году и продолжится до начала 2027 года, за это время коллаборация надеется удвоить свой набор данных по антинейтрино. Они также продолжают внедрять улучшения анализа, чтобы максимизировать чувствительность эксперимента.

Их усилия также прокладывают путь для будущих экспериментов, которые будут направлены на то, чтобы внести еще больший вклад в разгадку тайн, связанных со свойствами нейтрино.

«Мы хотим извлечь максимум из данных», — сказал Катано-Мур. «То, что мы узнаем — не только из самих результатов, но и в процессе, что мы узнаем о методах анализа, — будет полезно для следующего поколения экспериментов, которые сейчас находятся в стадии разработки».

Тем не менее, у NOvA есть потенциал раскрыть больше информации о неуловимом нейтрино. «Этот результат является важным напоминанием о том, что нынешнее поколение экспериментов, включая NOvA, продолжает собирать ценные данные и выдавать физические идеи», — сказала Зоя Валлари, научный сотрудник CalTech и соорганизатор анализа. «Они — наш лучший шанс на открытие прямо сейчас».

Сотрудничество NOvA состоит из более чем 200 ученых из 50 институтов в восьми странах. Благодаря дополнительным данным и дальнейшим улучшениям анализа, NOvA приблизит физиков к пониманию поведения нейтрино, изменяющего идентичность.