Wissenschaftler untersuchen das schwer fassbare Neutrino mit einem neuen Experiment am Large Hadron Collider (LHC).
Wissenschaftler haben den Compact Muon Solenoid (CMS)-Detektor am LHC am CERN (französisches Akronym für Europäische Organisation für Kernforschung) in der Nähe von Genf, Schweiz, für einen neuen experimentellen Test zur Untersuchung der Masse von Neutrinos verwendet.
Neutrinos oder „Geisterteilchen“ sind subatomare Teilchen, die Elektronen ähnlich sind, aber keine elektrische Ladung und eine kleine Masse nahe Null haben. Die neue Studie verwendete Daten aus dem vorherigen Betrieb des LHC (im April wurde der Teilchenbeschleuniger nach einer dreijährigen Pause, die für Upgrades und Wartungsarbeiten durchgeführt wurde, wieder in Betrieb genommen).
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die Frage zu beantworten, warum Neutrinos eine so geringe Masse haben. (Ein Neutrino hat eine so geringe Masse, dass Wissenschaftler im Laufe der Geschichte vermutet haben, dass es möglicherweise überhaupt keine Masse hat.)
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Neutrinos im Inneren von Sternen werden durch Kernfusion erzeugt, seltsame und mysteriöse Teilchen, die sich unserem vollen Verständnis seit Jahren entziehen. Wir wissen, dass es eines der häufigsten Teilchen im gesamten Universum ist; Es wird geschätzt, dass etwa 100 Milliarden Neutrinos pro Sekunde jeden Quadratzentimeter des menschlichen Körpers passieren.
Nach dem aktuellen Standardmodell der Teilchenphysik, einer Theorie, die alle bekannten Elementarteilchen und drei der vier Kräfte im Universum beschreibt, gewinnen Elementarteilchen wie Elektronen ihre Masse, indem sie mit einem Feld interagieren, das mit dem Higgs-Boson, dem sogenannten Higgs-Boson, verbunden ist Higgs-Feld. Aber Neutrinos halten sich nicht an diese Regeln. Das Higgs-Feld kann seine Mindestmasse nicht erklären.
Durch dieses Experiment testeten die Forscher ein sogenanntes “Swing-Modell”, von dem einige Forscher glauben, dass es die Masse des Neutrinos erklären kann. Innerhalb dieser Theorie paart sich ein leichtes Neutrino (ein bekanntes Teilchen) mit einem hypothetischen schweren Neutrino, das wie der schwerere Partner auf einer Schaukel wirkt, das leichtere Teilchen höher hebt und ihm seine sehr leichte Masse verleiht.
Aber damit das Wippenmodell funktioniert, müssen die fraglichen Neutrinos in erster Linie ihre eigenen Antimaterieteilchen sein, die Majorana-Teilchen genannt werden. Laut einer Erklärung, die die neue Forschung beschreibt. Antimaterie-Partikel haben die entgegengesetzte Masse von Partikeln, aber die entgegengesetzte elektrische Ladung. (Die äquivalente Antimaterie für ein Elektron ist beispielsweise das Positron.)
Um das Schwingungsmodell mit diesem Experiment zu testen, versuchten die Forscher, Majorana-Neutrinos in hochenergetischen Teilchenkollisionen am Large Hadron Collider zu finden. Das Team verwendete einen CMS-Detektor, um Daten von diesen Kollisionen zu sammeln. Obwohl die Studie neu ist, ereigneten sich die Kollisionen, die diese Daten liefern, zwischen 2016 und 2018.
Das Team fand jedoch keine Hinweise auf Majorana-Neutrinos in den Daten, und die gesammelten Daten halfen ihnen, neue Grenzen für das Trapezmodell festzulegen.
Während dies nun eine neue Studie über alte Kollisionen am Large Hadron Collider ist und die Anlage wieder in Betrieb ist, ist der Teilchenbeschleuniger bereit, diesen Sommer neue Kollisionen zu starten, die Forscher können sich „darauf freuen, weitere Daten zu sammeln und damit zu experimentieren wieder hin und her schaukeln“, heißt es in derselben Aussage.
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