นิวตริโนได้รับมวลมาจากที่ไหน? มันเป็นปริศนาซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งที่ทำให้งงงันที่สุดในฟิสิกส์อนุภาคแบบมาตรฐาน แต่ทีมนักฟิสิกส์คิดว่าพวกเขารู้วิธีแก้มัน
นี่คือปัญหา: Neutrinos แปลก อนุภาคที่บางเบาเป็นพิเศษนั้นส่วนใหญ่เป็นพลังงานต่ำและไร้สาระซึ่งผ่านดาวเคราะห์ทั้งดวงของเราโดยไม่หยุด นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพวกเขาไม่มีมวลเลย ในรุ่นดั้งเดิมของ Standard Model ซึ่งอธิบายถึงฟิสิกส์ของอนุภาคนิวทริโน่นั้นมีน้ำหนักอย่างที่สุด ประมาณสองทศวรรษที่แล้วนั่นเปลี่ยนไป ตอนนี้นักฟิสิกส์รู้ว่านิวตริโนมีมวล แต่ก็มีปริมาณน้อย และพวกเขายังไม่แน่ใจว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น
เราสามารถไขปริศนาได้แม้ว่าจะมีบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันที่ 31 มกราคมในวารสาร Physical Review Letters ระบุว่า ด้วยเวลาและข้อมูลที่เพียงพอนิวตรอนพลังงานสูงสุดที่เราสามารถตรวจพบได้ควรช่วยไขความลับให้กับมวลของพวกมัน
ตรวจจับเสียงสะท้อนของนิวตริโน
นิวตริโนมาพร้อมกับปริมาณพลังงานที่แตกต่างกัน: สองอนุภาคที่เหมือนกันอย่างอื่นจะทำงานแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับว่าพวกมันมีพลังงานเท่าไร
นิวตริโนส่วนใหญ่ที่เราสามารถตรวจจับได้มาจากดวงอาทิตย์ของเราและแหล่งพลังงานที่มีความสว่างสูงจำนวนหนึ่งบนโลก (เช่นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์) และเป็นพลังงานที่ค่อนข้างต่ำ และนิวตริโนพลังงานต่ำเคลื่อนผ่านชิ้นสสารได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องชนอะไรเลย แต่โลกของเราก็ถูกปล่อยปละละเลยจากนิวตริโนพลังงานสูงกว่ามาก และสิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะกระแทกกับอนุภาคอื่น ๆ เช่นรถเทรลเลอร์ส่งเสียงร้องกรีดร้องบนทางหลวงในเลนที่ผ่าน
ย้อนกลับไปในปี 2012 เครื่องตรวจจับอนุภาคมาออนไลน์ในแอนตาร์กติกาที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับนิวตริโนพลังงานสูงกว่าเหล่านั้น แต่เครื่องตรวจจับชื่อ IceCube ไม่สามารถสัมผัสได้โดยตรง แต่กลับมองหาผลที่ตามมาของการชนของนิวตรอนพลังงานสูงที่มีโมเลกุลของน้ำในน้ำแข็งรอบ ๆ - การชนที่ทำให้เกิดการระเบิดของอนุภาคชนิดอื่นที่ IceCube สามารถตรวจจับได้ โดยปกติแล้วการปะทุเหล่านั้นจะยุ่งทำให้เกิดอนุภาคที่หลากหลาย แต่บางครั้งพวกเขาก็ทำความสะอาดอย่างผิดปกติ - ผลของกระบวนการที่เรียกว่าการกำทอน (resonance) นักวิจัยผู้ร่วมวิจัย Bhupal Dev นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์กล่าว
เมื่อนิวตริโนพุ่งชนอนุภาคอื่นโดยเฉพาะอิเล็กตรอนและบางครั้งมันก็จะผ่านกระบวนการที่เรียกว่าก้องกังวานของ Glashow Dev บอกกับ Live Science ว่าเสียงสะท้อนจะทำให้อนุภาคทั้งสองเข้าด้วยกันและทำให้มันกลายเป็นสิ่งใหม่ การเสนอครั้งแรกในปี 1959 เสียงก้อง Glashow ต้องใช้พลังงานสูงมากและตัวอย่างเดียวอาจปรากฏขึ้นใน IceCube ในปี 2018 ตามการพูดคุยปี 2018 ที่การประชุมนิวตริโน
แต่อ้างอิงจาก Dev และผู้เขียนร่วมของเขาอาจมี resonances ประเภทอื่น ๆ หนึ่งในทฤษฎีที่ได้รับความนิยมมากขึ้นของวิธีที่นิวตริโนได้รับมวลของพวกมันถูกเรียกว่า และภายใต้โมเดล Zee จะมีการกำทอนอีกประเภทหนึ่งเช่น Glashow ซึ่งผลิตอนุภาคใหม่อีกอันที่เรียกว่า "Zee burst" นักวิจัยเขียนในการศึกษาใหม่ และเสียงสะท้อนนั้นจะอยู่ในความสามารถของ IceCube ในการตรวจจับ
หากตรวจพบการระเบิดของ Zee มันจะนำไปสู่การปรับปรุงแบบจำลองมาตรฐานอย่างสิ้นเชิงซึ่งจะเปลี่ยนวิธีการที่นักฟิสิกส์มองดูนิวตริโนอย่างสมบูรณ์ Dev กล่าว
แบบจำลอง Zee จะเปลี่ยนจากทฤษฎีไปเป็นวิทยาศาสตร์มั่นคงและนิวตริโนแบบจำลองที่มีอยู่จะถูกโยนออกไป
แต่ IceCube มีความไวต่อพลังงานนิวตริโนเพียงบางช่วงเท่านั้นและเงื่อนไขที่จะทำให้เกิดการระเบิดของ Zee นั้นอยู่ที่ขอบด้านนอกของช่วงนั้น เมื่อเวลาผ่านไป IceCube จะถูกตรวจพบในอีก 30 ปีข้างหน้า
แต่โชคดีที่การอัพเดต IceCube กำลังมาถึง เมื่อเครื่องตรวจจับได้รับการอัพเกรดเป็น IceCube-Gen 2 ที่มีขนาดใหญ่กว่าและมีความไวมากขึ้น (มันไม่ชัดเจนว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด) อุปกรณ์ที่มีความไวมากกว่านี้ควรจะสามารถรับการระเบิดของ Zee ได้ภายในสามปี ข้างนอกนั้น.
และถ้านาซีระเบิดไม่ได้อยู่ที่นั่นและโมเดลนาซีผิดความลึกลับของมวลนิวตริโนจะยิ่งลึกลงไป
