La collaborazione MINERvA ha analizzato i dati delle interazioni di un antineutrino, il partner di antimateria di un neutrino, con un nucleo. Sono stati sorpresi di trovare prove che gli antineutrini interagissero con coppie di particelle all'interno del nucleo. Si aspettavano che gli antineutrini interagissero solo con singoli protoni o neutroni. Per vedere questa prova, il team ha confrontato i propri dati antineutrino con un modello di queste interazioni. Il modello si basava su una precedente analisi delle interazioni dei neutrini presso MINERvA pubblicata due anni fa.

Gli scienziati stanno usando le misurazioni dei neutrini per determinare perché il nostro universo è fatto di materia piuttosto che di antimateria, cioè, perché la materia ha superato l'antimateria all'inizio del nostro universo. La risposta si riferisce a un fenomeno noto come violazione di CP. Neutrini:onnipresenti, particelle difficili da catturare:potrebbe contenere la risposta. Le ricerche per la violazione di CP dipendono dal confronto di campioni di neutrini e antineutrini e dalla ricerca di piccole differenze. Grande, differenze sconosciute tra le velocità di reazione del neutrino e dell'antineutrino in un rivelatore (che è fatto solo di materia) nasconderebbero la presenza o l'assenza di firme CP. La nuova analisi di MINERvA rivela molto su come vanno bene i modelli e dove non sono all'altezza. Il team sta convergendo su modelli migliori che descrivono sia i dati dei neutrini che quelli degli antineutrini.

Non è un segreto che i neutrini cambiano sapore, o oscillare, mentre viaggiano da un luogo all'altro. L'importo che cambiano dipende da quanto tempo hanno per cambiare. Questo tempo è direttamente correlato alla distanza percorsa dal neutrino e all'energia del neutrino stesso. Misurare la distanza è facile. La parte difficile è misurare l'energia dei neutrini.

Gli esperimenti lo fanno misurando le energie delle particelle prodotte dal neutrino quando interagisce nei rivelatori. Ma cosa succede se una delle particelle prodotte, Per esempio, un neutrone, lascia a malapena parte della sua energia nel rivelatore?

Gli esperimenti di oscillazione devono prevedere quanta energia viene persa e quindi correggere tale perdita. Queste previsioni dipendono da modelli accurati di come interagiscono i neutrini. Quei modelli devono essere giusti non solo per i neutrini ma anche per gli antineutrini, che sono particolarmente bravi a produrre neutroni.

La collaborazione MINERvA ha analizzato i dati delle interazioni degli antineutrini che hanno prodotto muoni con carica positiva. Gli scienziati hanno esaminato sia la quantità di moto che l'energia trasferita al nucleo in tali interazioni. Concentrandosi sulla regione cinematica in cui solo un neutrone dovrebbe essere eliminato, hanno esaminato la situazione peggiore:la maggior parte dell'energia scompare. In questo modo, gli scienziati hanno misurato direttamente gli effetti di un modello imperfetto per l'energia mancante.

Per apprezzare il motivo per cui questa nuova analisi delle interazioni antineutrino è eccitante, dobbiamo guardare indietro a una misurazione di due anni fa. Quella volta, MINERvA ha misurato le interazioni dei neutrini che producono muoni carichi negativamente, interazioni che hanno maggiori probabilità di produrre un protone che un neutrone. L'energia di un protone è molto più facile da misurare rispetto a quella di un neutrone in un rivelatore come MINERvA. Per le interazioni di neutrini su una coppia protone-neutrone (piuttosto che su una sola di queste due particelle), gli scienziati hanno osservato un numero molto maggiore di eventi rispetto a quanto previsto dai modelli all'avanguardia. Gli appassionati di sezioni trasversali di neutrini non sono mai sorpresi quando i modelli non descrivono i dati. Quindi ecco la sorpresa:quando hanno usato i risultati dei neutrini per cambiare il modello antineutrino per prevedere i dati antineutrini descritti sopra, ha funzionato.