Nytt försök utesluter steril neutrino

I processerna i en kärnreaktor bildas stora mängder neutriner, gåtfulla partiklar som är mycket svåra att fånga upp och undersöka i experiment. För drygt tio år sedan märkte forskare att det tycktes saknas neutriner i vissa experiment vid kärnreaktorer. Den här reaktoranomalin var intressant inte minst för att den kunde tolkas som att det finns en okänd typ av neutrino, en steril variant som inte växelverkar med atomer och därför inte syns i några instrument.

Partikelfysikens standardmodell innehåller tre sorters neutriner. De har nästan ingen massa, men den lilla massa de har är kopplad till egenskapen att de kan byta identitet och skifta från en sort till en annan. Om de kan växla till en fjärde sort som är omöjlig att fånga skulle det förklara varför det tycks finnas för få i vissa experiment.

Nu har forskare presenterat ett resultat som utesluter sterila neutriner som förklaring till reaktoranomalin. Experimentet Stereo, vid en forskningsreaktor i Grenoble i Frankrike, har testat hypotesen genom mätningar på olika avstånd nära reaktorhärden. På så vis kan forskarna se om neutrinerna byter identitet och försvinner på vägen. Experimentet visade samma neutrinobrist, samma anomali, men inga tecken på att det ändras med avståndet.

Slutsatsen blir att just den här anomalin inte kan förklaras med sterila neutriner.

– Resultatet motsäger den förklaringsmodellen till fördel för andra, till exempel att det har att göra med kärnfysiken, säger Mattias Blennow, professor i teoretisk astropartikelfysik vid KTH.

Förklaringen kan till exempel finnas i modellen som används för att beräkna det förväntade flödet av neutriner. Det är alltså möjligt att mysteriet kan leda till bättre förståelse för fysiken i reaktorn.

Resultatet från Stereo kan också användas för att tolka mätningarna i andra experiment, där neutrinokällor med samma energispektrum används eller finns med som ett inslag.

Sökandet efter en steril neutrino är ändå inte över. Det här resultatet utesluter en viss typ av mycket lätt variant, men det finns teoretiska argument för mer massiva sterila neutriner – som då till exempel skulle kunna utgöra universums mörka materia.